进程控制块PCB.ppt
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1、3.3.1进程控制块PCB,进程的静态描述:由三部分组成 PCB、有关程序段和该程序段对其进行操作的数据结构集。 各部分的作用: 1 进程控制块:用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。 2 程序段:是进程中能被进程调度程序在CPU上执行的程序代码段。 3 数据段:一个进程的数据段,可以是进程对应的程序加工处理的原始数据,也可以是程序执行后产生的中间或最终数据。,3.3.2进程控制块中的信息,进程控制块中主要包括四个方面用于描述和控制进程运行的信息。 1.进程标识符信息 进程标识符用于唯一的标识一个进程。一个进程通常有以下两种标识符。 外部标识符。由创建者提供,通常是由字母、数字组成,往
2、往是用户(进程)访问该进程使用。外部标识符便于记忆,如:计算进程、打印进程、发送进程、接收进程等。 内部标识符:为了方便系统使用而设置的。在所有的OS中,都为每一个进程赋予一个唯一的整数,作为内部标识符。它通常就是一个进程的符号,为了描述进程的家族关系,还应该设置父进程标识符以及子进程标识符。还可以设置用户标识符,来指示该进程由哪个用户拥有。,2、处理机状态信息 处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所组成。 通用寄存器。又称为用户可视寄存器,可被用户程 序访问,用于暂存信息。 指令寄存器。存放要访问的下一条指令的地址。 程序状态字PSW。其中含有状态信息。(条件码、 执行方式、中断屏
3、蔽标志等) 用户栈指针。每个用户进程有一个或若干个与之相 关的系统栈,用于存放过程和系统调 用参数及调用地址。栈指针指向该栈 的栈顶。,3.进程调度信息 在PCB中还存放了一些与进程调度和进程对换有关的信息。 (1)进程状态。指明进程当前的状态,作为进程调度和对换时的依据。 (2)进程优先级。用于描述进程使用处理机的优先级别的一个整数,优先级高的进程优先获得处理机。 (3)进程调度所需要的其他信息。(进程已等待CPU的时间总和、进程已执行的时间总和) (4)事件。这是进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件。(阻塞原因),3.2.3 PCB的组织方式,常用的组织方式有两种:链接方式、索引方
4、式。 1、 链接方式: 具有相同状态的PCB,用其中的链接字,链接成一个队列。这样就可以形成就绪队列、若干个阻塞队列和空白队列等。对其中的就绪队列常按照进程优先权的大小排列,把优先权告的进程的PCB排在队列前面。,1、索引方式: 系统根据所有进程的状态,建立几张索引表。例如:就绪索引表、阻塞索引表的国内。并把各索引表在内存的首地址记录在内存中的一些专用单元中。每个索引表的表目中,记录具有相同状态的某个PCB在PCB表中的地址。,3.3.4进程上下文,进程上下文: 是进程执行活动全过程的静态描述。包括计算机系统中与执行该进程有关的各种寄存器的值、程序段在经过编译之后形成的机器指令代码集、数据集及
5、各种堆栈值和PCB结构。可按一定的执行层次组合,如用户级上下文、系统级上下文等。,335进程空间,任何一个进程,都有自己的地址空间,把该空间称为进程空间或虚空间。 进程空间的大小只与处理机的位数有关。程序的执行都在进程空间内进行。用户程序、进程的各种控制表格都按一定的结构排列在进程空间里。 在Unix和Linux系统中,进程空间还被划分为用户空间和系统空间两大部分 在进程空间被划分为两大部分后,用户程序在用户空间内执行,操作系统内核程序在进程的系统空间内执行。 了防止用户程序访问系统空间,造成访问出错,计算机系统还通过程序状态寄存器设置不同的执行模式,用户模式和系统模式来进行保护,即用户态和系
6、统态。,3.4 进程控制,为了防止操作系统及关键数据受到破坏,通常将处理机的状态分为系统态和用户态。 OS内核通常是运行在系统态的,进程控制是由OS内核实现的。 3.4.1操作系统内核 OS内核:通常将一些与硬件紧密相关的模块(中断处理程序),各种常用设备的驱动程序,以及运行频率较高的模块(时钟管理、进程调度)都安排在紧靠硬件的软件层次中,使它们常驻内存,以便提高OS的运行效率,并对它们加以特殊的保护。我们把这一部分称为OS内核。,3.4.2 OS内核的功能 一 支撑功能:中断处理、时钟管理、原语操作 1.中断处理:中断处理是内核最基本的功能。操作系统的重要活动最终都将依赖于中断(系统调用、键
7、盘命令的输入、进程调度)。通常内核只对中断进行“有限的处理”然后便转交给有关进程继续处理。 2.时钟管理:OS中的许多活动都需要时钟管理,例如:在时间片轮转调度中,每当时间片用完时,由时钟管理产生一个中断信号,促使调度程序重新调度。 3.原语操作: 原语:系统状态下执行的某些具有特定功能的程序段称为原语。 机器指令级的 执行其间不允许中断 功能级的 作为原语的程序段不允许并发执行 (原语也是由若干条指令构成的,用于完成一定功能的过程) 原子操作:一个操作中的动作要么全做,要么全不做。,二 资源管理功能 1 进程管理:进程管理的全部或大部分功能都放在内核中。主要因为这些模块的运行频率较高。 2
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