從進(jìn)程的觀點(diǎn)研究操作系統(tǒng)，把OS看作是由若干個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的程序和一個(gè)可對(duì)這些程序進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的核心（內(nèi)核）組成。

這些運(yùn)行的程序稱為進(jìn)程，它是資源分配和獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，每一個(gè)進(jìn)程都完成某一特定任務(wù)。OS的內(nèi)核則必須要控制和協(xié)調(diào)這些進(jìn)程的運(yùn)行，解決進(jìn)程之間的通信，并從系統(tǒng)可并發(fā)工作為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)并發(fā)進(jìn)程間通信，并解決由此帶來的共享資源的競(jìng)爭(zhēng)問題。

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定義：有向無循環(huán)圖，是一個(gè)二元組，由結(jié)點(diǎn)的集合和有向邊組成。其中：

（→={(Pi,Pj)|Pi必須在Pj開始執(zhí)行之前完成}）。

直接前趨、直接后繼

初始結(jié)點(diǎn)、終止結(jié)點(diǎn)

通常一個(gè)程序可分成若干個(gè)程序段，它們必須按照某種先后次序執(zhí)行，僅當(dāng)前一操作執(zhí)行后，才能執(zhí)行后繼操作。

Eg2:進(jìn)行計(jì)算： I:輸入操作　C:計(jì)算操作　P:打印操作 在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，總是先輸入用戶的程序和數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行計(jì)算，最后將結(jié)果打印出來。

程序順序執(zhí)行時(shí)有如下特征：

順序性—處理機(jī)的操作嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行，每一操作必須在下一個(gè)操作開始之前結(jié)束。

封閉性—在封閉環(huán)境下執(zhí)行，獨(dú)占全機(jī)資源，執(zhí)行結(jié)果不受外界影響。

可再現(xiàn)性—只要程序執(zhí)行時(shí)的環(huán)境和初始條件相同，當(dāng)程序重復(fù)執(zhí)行時(shí)，不論它是從頭到尾不停頓地執(zhí)行，還是“走走停停”地執(zhí)行，都將獲得相同的結(jié)果。

1、進(jìn)程(process)的定義

1）進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行。

2）進(jìn)程是一個(gè)程序及其數(shù)據(jù)在處理機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。

3）進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程，它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。

• 程序是指令的有序集合，其本身沒有任何運(yùn)行的含義，它是一個(gè)靜態(tài)的概念。而進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行過程，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念。
• 程序的存在是永久的。而進(jìn)程則是有生命期的，它因創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，因撤消而消亡。
• 程序僅是指令的有序集合。而進(jìn)程則由程序段、相關(guān)數(shù)據(jù)段、進(jìn)程控制塊（PCB）組成。
• 進(jìn)程與程序之間不是一一對(duì)應(yīng)。

進(jìn)程（process）的基本特征:

（1）結(jié)構(gòu)特征

為了描述和記錄進(jìn)程的運(yùn)動(dòng)變化過程，并使之能正確運(yùn)行，每個(gè)進(jìn)程都應(yīng)配置了一個(gè)PCB。所以，從結(jié)構(gòu)上看，每個(gè)進(jìn)程（進(jìn)程實(shí)體）都是由程序段、相關(guān)數(shù)據(jù)段及進(jìn)程控制塊（PCB）組成。

注：在早期UNIX版本中稱進(jìn)程的三個(gè)組成部分為“進(jìn)程映像”

（2）動(dòng)態(tài)性

進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行過程，因此是動(dòng)態(tài)的。所以動(dòng)態(tài)性是進(jìn)程的最基本的特征。同時(shí)動(dòng)態(tài)性還表現(xiàn)在進(jìn)程是有生命期的，它因創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，因撤消而消亡。

（3）并發(fā)性

指多個(gè)進(jìn)程實(shí)體同時(shí)存在于內(nèi)存中，能在一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)運(yùn)行。

引入進(jìn)程的目的就是為了使進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率，所以并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，也是OS的重要特征。

（4）獨(dú)立性

指進(jìn)程是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，也是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位。

（5）異步性

指進(jìn)程以各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。

為了刻畫了整個(gè)進(jìn)程，可以將一個(gè)進(jìn)程的生命周期劃分為一組狀態(tài)：

進(jìn)程在運(yùn)行期間并非固定處于某個(gè)狀態(tài)，而是不斷從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)。

在某些系統(tǒng)中，為了更好地管理和調(diào)度進(jìn)程，引入了掛起狀態(tài)：

程序在運(yùn)行期間，由于某種需要，往往要將進(jìn)程暫停執(zhí)行，使其靜止下來，以滿足某些需要。這種靜止?fàn)顟B(tài)就稱為進(jìn)程的掛起狀態(tài)。

引入掛起狀態(tài)的原因：

• 終端用戶的需要：終端用戶在自己程序運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)問題要求使正在執(zhí)行的進(jìn)程暫停執(zhí)行而使進(jìn)程處于掛起狀態(tài)。
• 父進(jìn)程的需要：父進(jìn)程為了考查和修改某個(gè)子進(jìn)程，或者協(xié)調(diào)各子進(jìn)程間的活動(dòng)，需要將該子進(jìn)程掛起。
• 操作系統(tǒng)的需要：操作系統(tǒng)為了檢查運(yùn)行中的資源使用情況或進(jìn)行記帳，而將某些進(jìn)程掛起。
• 對(duì)換的需要：為了提高內(nèi)存的利用率，將內(nèi)存中某些進(jìn)程掛起，以調(diào)進(jìn)其它程序運(yùn)行。
• 負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要：由于工作負(fù)荷較重，而將一些不重要的進(jìn)程掛起，以保證系統(tǒng)能正常運(yùn)行（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）

在引入掛起狀態(tài)后，就增加了掛起狀態(tài)（靜止?fàn)顟B(tài)）與非掛起狀態(tài)（活動(dòng)狀態(tài)）間的轉(zhuǎn)換，如圖所示：

進(jìn)程控制塊PCB

是操作系統(tǒng)為了管理和控制進(jìn)程的運(yùn)行而為每一個(gè)進(jìn)程定義的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它記錄了系統(tǒng)管理進(jìn)程所需的全部信息。系統(tǒng)根據(jù)PCB而感知進(jìn)程的存在，PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。例：linux中的PCB

1、進(jìn)程控制塊PCB的作用

2、進(jìn)程控制塊PCB中的信息

根據(jù)操作系統(tǒng)的要求不同，PCB所包含信息有些不同，但通常包含以下信息：

?（1）進(jìn)程標(biāo)識(shí)符：內(nèi)部標(biāo)識(shí)符（由系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)分配給進(jìn)程的唯一標(biāo)識(shí)號(hào)，通常為一整數(shù)，稱為進(jìn)程號(hào)，用于區(qū)分不同的進(jìn)程）外部標(biāo)識(shí)符（由字母、數(shù)字組成，由用戶訪問該進(jìn)程時(shí)使用）。

?（2）處理機(jī)狀態(tài)（斷點(diǎn)信息）： 即處理機(jī)中各種寄存器（通用寄存器、PC、PSW等）的內(nèi)容

?（3）進(jìn)程調(diào)度： 記錄了進(jìn)程調(diào)度的相關(guān)信息（狀態(tài)、優(yōu)先級(jí)、事件等）。

?（4）進(jìn)程控制：記錄了系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程控制的信息（程序和數(shù)據(jù)的地址、同步機(jī)制、資源清單、鏈接指針）

3、進(jìn)程控制塊PCB的組織方式

在一個(gè)系統(tǒng)中，通常存在著許多進(jìn)程，它們所處的狀態(tài)不同，為了方便進(jìn)程的調(diào)度和管理，需要將各進(jìn)程的PCB用適當(dāng)方法組織起來。目前常用的組織方式有：?

鏈接方式：把同一狀態(tài)的PCB鏈接成一個(gè)隊(duì)列，這樣就形成了就緒隊(duì)列、阻塞隊(duì)列等。

進(jìn)程控制是進(jìn)程管理中最基本的功能，即對(duì)系統(tǒng)中所有的進(jìn)程實(shí)施有效的管理，其功能包括

• 進(jìn)程的創(chuàng)建
• 進(jìn)程的撤消
• 進(jìn)程的阻塞與喚醒等，

這些功能一般是由操作系統(tǒng)的內(nèi)核來完成。

一個(gè)進(jìn)程可以創(chuàng)建若干個(gè)新進(jìn)程，新創(chuàng)建的進(jìn)程又可以創(chuàng)建子進(jìn)程，為了描述進(jìn)程之間的創(chuàng)建關(guān)系，引入了進(jìn)程圖（如下圖所示：）

1、進(jìn)程圖：又稱為進(jìn)程樹或進(jìn)程家族樹，是描述進(jìn)程家族關(guān)系的一棵有向樹。

在多道程序環(huán)境中，只有進(jìn)程才可以在系統(tǒng)中運(yùn)行。為了使一個(gè)程序能運(yùn)行，必須為它創(chuàng)建進(jìn)程。導(dǎo)致進(jìn)程創(chuàng)建的事件有：

作業(yè)調(diào)度：在批處理OS中，當(dāng)按某算法調(diào)度一作業(yè)進(jìn)內(nèi)存，系統(tǒng)為之分配必要資源，同時(shí)為該作業(yè)創(chuàng)建一進(jìn)程，并插入就緒隊(duì)列。

?提供服務(wù)：在程序運(yùn)行中，若用戶需某種服務(wù)，則系統(tǒng)創(chuàng)建一進(jìn)程為用戶提供服務(wù)，并插入就緒隊(duì)列。

?應(yīng)用請(qǐng)求：在運(yùn)行中，由于應(yīng)用進(jìn)程本身的需求，自己創(chuàng)建一進(jìn)程，并插入就緒隊(duì)列。

3、進(jìn)程的創(chuàng)建

操作系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)了要求創(chuàng)建進(jìn)程的事件后，便調(diào)用進(jìn)程創(chuàng)建原語create()按以下過程創(chuàng)建一新進(jìn)程：

一個(gè)進(jìn)程在完成其任務(wù)后，應(yīng)加以撤消，以便及時(shí)釋放其占有的各類資源。

1、導(dǎo)致進(jìn)程撤消的事件

• 進(jìn)程正常結(jié)束
• 進(jìn)程異常結(jié)束
• 外界干預(yù)

如果系統(tǒng)中發(fā)生了要求撤消進(jìn)程的事件，OS便調(diào)用撤消原語去撤消進(jìn)程。

2、撤消原語可采用2種撤消策略

只撤消指定的進(jìn)程

撤消指定進(jìn)程及其所有的子孫進(jìn)程

進(jìn)程的撤消的過程：

當(dāng)一個(gè)進(jìn)程期待的事件還沒有出現(xiàn)時(shí)，該進(jìn)程調(diào)用阻塞原語block()將自己阻塞起來；

block()功能：將進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。

對(duì)于處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)該進(jìn)程期待的事件出現(xiàn)時(shí)，由其它相關(guān)進(jìn)程調(diào)用喚醒原語wakeup() 將阻塞的進(jìn)程喚醒，使其進(jìn)入就緒狀態(tài)；

wakeup()功能：將進(jìn)程由阻塞狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。

1、引起進(jìn)程阻塞和喚醒的事件

• 請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)
• 啟動(dòng)某種操作
• 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)
• 無新工作可做

2、進(jìn)程的阻塞過程

3、進(jìn)程的喚醒過程

當(dāng)引起進(jìn)程掛起的事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)就將利用掛起原語suspend()將指定進(jìn)程或處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程掛起。當(dāng)發(fā)生激活進(jìn)程的事件時(shí)，系統(tǒng)就將利用激活原語active()將指定進(jìn)程激活。

進(jìn)程的掛起過程：

進(jìn)程的激活過程：