【操作系统原理】第三章——进程线程模型（上）
目录
一、多道程序设计
1.1程序顺序执行
1.2多道程序设计
1.3程序的并发执行
二、进程的基本概念
2.1进程的概念
2.2进程的特性
2.3进程优先级
三、进程状态的转换
3.1三状态进程模型
3.2五状态进程模型
3.3七状态进程模型
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一、多道程序设计
1.1程序顺序执行
程序顺序执行的特点：
（1）顺序性：严格地按顺序执行。
（2）封闭性：结果只取决于程序自身，最终结果由初始条件决定，不受外界因素的影响。
（3）确定性：结果与执行速度无关，也称为程序执行结果与时间无关性。
（4）可再现性：只要输入的初始条件相同，则无论何时重复执行该程序都会得到相同的结果。
1.2多道程序设计
意义：宏观上有多个进程在计算机中同时运行（允许多个程序同时进入内存并运行）。
特点：独立性，随机性，共享性。
采用多道程序设计技术可以：
（1）提高IO设备的利用率。
（2）提高计算机软硬件资源的利用率。
（3）缩短作业的平均周转时间。
衡量多道程序设计系统效率的指标是系统吞吐量（多道程序设计的根本目的是提高整个系统的效率）。
为了防止内存中的各个程序互相干扰或干扰操作系统，需要解决程序装入内存时的重定位问题。
1.3程序的并发执行
概念：是指两个或两个以上程序在系统中，同处于已开始执行且尚未结束的状态。
程序并发执行与顺序执行时的不同特性如下∶
（1）并发程序在执行期间具有相互制约关系；
（2）程序与计算不在一一对应；
（3）并发程序执行结果不可再现（进程在处理器上运行的时机不可控，进程每次运行时间的长短不可控）；
（4）并发程序的执行过程失去了封闭性。
二、进程的基本概念
进程由指令(Code)、数据(Data)和进程控制块(PCB)3部分组成。
2.1进程的概念
进程：是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。（与进程具有一一对应关系的是进程控制块。）
进程是资源分配的基本单位，线程是处理机调度的基本单位。
进程信号量的初值一定大于等于零。
进程可能创建的时机：
（1）用户登录时；
（2）系统初始化时；
（3）运行进程通过系统调用创建新进程时；
（4）初始化批处理作业时。
可能会导致进程终止的典型事件：被0除，对只读内存执行写操作，堆栈溢出。
2.2进程的特性
进程具有以下特性：
（1）并发性：宏观上，不同的进程可以一起向前推进。（以人不可察的时间粒度交替运行，一起向前推进）
（2）动态性：进程动态产生、动态变化、动态消亡。
（3）独立性：一个进程是一个相对完整的资源分配单位。（进程是资源的分配单位）
（4）交互性：一个进程在运行过程中可能会与其他进程发生直接的或间接的相互作用。
（5）异步性：每个进程按照各自独立的、不可预知的速度向前推进。
不同的进程由于设计目标不同而具有不同的进程行为，它们可以归纳为：计算密集型，I/O密集型。
2.3进程优先级
一般地，系统进程的优先级应高于用户进程的优先级。
若采用静态优先级，即使进程等待的时间增加，其优先级也不会改变。
采用动态优先级，如果某进程长时间得不到运行，系统会额外提升它的优先级。
三、进程状态的转换
3.1三状态进程模型
进程的3种基本状态：运行状态，等待状态，就绪状态。
进程的队列分为3类：运行队列，等待队列，就绪队列。
进程从等待态转换为就绪态时称为唤醒。
进程从运行状态转换为就绪状态的可能原因是：
（1）被调度程序抢占处理机；
（2）进程创建完成；
（3）时间片用完。
当进程从运行态转换到就绪态时，处理机的现场信息必须保存在进程控制块中。
进程从就绪状态转换为运行状态的可能事件是：该进程创建完成进入就绪队列并具有最高优先级。
进程从运行态转换为阻塞态的原因是进程需要接收消息。
进程从运行状态转换阻塞状态，必然引起另一个进程的状态发生变化 。
3.2五状态进程模型
5状态进程模型：运行状态，就绪状态，阻塞状态，创建状态，结束状态。（Linux上进程有5种状态：运行状态、中断状态、不可中断状态、僵尸状态、停止状态。）
引起进程阻塞的事件有：
（1）请求系统服务；
（2）启动某种操作；
（3）新数据尚未到达（需要的数据役有准备好）；
（4）无新工作可做。
可以产生进程状态改变的有：
（1）运行的进程正常退出；
（2）运行的进程因种种原因而阻塞；
（3）新进程创建完成；
（4）阻塞的进程被唤醒；
（5）运行进程的时间片用完。
3.3七状态进程模型
7状态进程模型：运行状态，就绪状态，阻塞状态，创建状态，结束状态，就绪挂起状态（一个进程由于系统内存不足而暂时被保存到外存上），阻塞挂起状态（一个进程由于长期阻塞而暂时被保存到外存上）。
7状态进程模型把原来的就绪状态和阻塞状态进行了细分，增加了就绪挂起和阻塞挂起两个状态，这种做法的好处是：
（1）提高处理机效率（有空闲内存空间用于提交新进程）
（2）可为运行进程提供足够内存（资源紧张时，可把某些进程对换至外存）
（3）有利于调试（挂起被调试进程，可方便对其地址空间进行读写）
计算机系统中的进程通常处于不同的状态：
（1）当进程处于运行状态时，表示进程占用处理机资源。
（2）当进程处于就绪状态时，表示进程已获得除处理机外的所有资源。
（3）当进程处于阻塞状态时，表示进程因某种原因而暂时不能运行的状态。
（4）当进程处于挂起状态时，表示进程被转存到磁盘。
进程和程序既有联系又有区别。进程独有而程序没有的是：进程控制块，堆栈，动态链接库。进程和程序都具有的是：代码，数据。