为了使参与并发执行的程序(含数据)能独立的运行,必须位置配置一个专门的数据结构,称为进程控制块(PCB),系统利用PCB来描述进程的基本情况和运行状态,进而控制和管理进程。相应地,由程序段、相关数据段和PCB三部分构成了进程映像(进程实体)。所谓创建进程,实质上是创建进程映像中的PCB;而撤销进程,实质上是撤销进程的PCB,值得注意的是,进程映像是静态的,进程则是动态的。PCB是进程存在的唯一标志。
进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程的特征:
1)动态性,动态性是进程最基本的特征
2)并发性,提高资源利用率,单处理器系统中,是某个时间段的并发,某个时刻的并行。
3)独立性,进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。凡是为创建PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。
4)异步性:由于进程的相互制约,使得进程具有执行的间断性,即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。异步性会导致执行结果的不可再现性,为此,在操作系统中必须配置相应的进程同步机制。
5)结构性:每个进程都配置一个PCB对其进行描述。从结构上看,进程实体是由程序段、数据段和进程控制段三部分构成。
进程的状态与转换:
1)运行状态:进程正在处理机上运行。在但处理机环境下,每一时刻最多只有一个进程处于运行状态。
2)就绪状态:进程已处于准备运行的状态,即进程或得了除处理机之外的一切所需资源,一旦得到处理机即可运行。
3)阻塞状态:进程正在等待某一事件而暂停运行,如等待某一资源为可用(不包括处理机)或等待输入、输出完成。即使处理机空闲,该进程也不能运行。
4)创建状态:进程正在被创建尚未转到就绪状态。创建进程通常需要多个步骤:首先申请一个空白的PCB,并向PCB中填写一些控制和管理进程的信息;然后有系统进一步处理资源释放和回收工作。
5)结束状态:进程正从系统中消失,这可能是进程正常结束或其他原因中断退出运行。当进程需要结束运行时,系统首先必须置该进程为结束状态,然后在进一步处理资源释放和回收等工作。
就绪到运行:处于就绪状态的进程被调度后,获得处理机资源(时间片),于是进程有就绪转为运行状态
运行到就绪:处于运行状态的进程在时间片用完后,不得不让出处理机,从而进程由运行状态转换为就绪状态。在可剥夺的系统中,更高优先级的进程就绪时,也会将其置为就绪,执行更高级的进程。
运行到阻塞(主动行为):在进程请求某一资源的使用和分配或等待某一事件的发生(I/O操作的完成)时,他就从运行状态转换为阻塞状态。
阻塞到就绪(被动行为):当进程等待的时间到来时,如IO操作结束或中断结束时,中断处理程序把相应进程的状态由阻塞状态转为就绪状态。