进程与PCB要点
1.分析程序执行顺序、以及并发的特征
2.进程的概念、特征与状态
3.进程控制块及其组织
程序执行顺序
（1）引入前驱图
（2）程序顺序执行时的特征
顺序性、封闭性、可再现性
并发程序执行时的特征
（1）间断性
多道 -> 程序并发执行-> 要共享系统的资源 -> 形成相互制约的关系（交替执行）
（2）失去封闭性
共享资源->环境受影响。程序运行受其他程序的影响。
（3）结果不可再现性
得到的结果不相同
！间断性>失去封闭性>不可再现性
！多道程序在间断性运行中的“相互影响”造成了失去封闭性。解决这里的矛盾，就要合理调控“相互影响”
进程的概念、特征与状态
（1）进程的概念
程序：程序段 + 数据段（按事先设计的功能和性能要求执行的指令序列。 ）
进程实体：程序段 + 数据段 + 控制块PCB（并发时用于程序控制和资源管理的各种信息）
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。
（2）进程的特征
1.结构性特征，进程的根本——PCB
2.动态性
进程实质上是进程实体的一次有生命期的执行过程。程序只是静态的一组有序指令，进程最基本特征。
3.并发性
多个进程实体同存于内存中，在一段时间内同时运行。有PCB的程序才能并发。
4.独立性
5.异步性
区别进程与程序
动与静
永久与暂时
结构
进程与程序的对应关系
可否并发
进程的状态转化
（1）与进程执行相关的各种共享资源有：CPU、存储器、I/O设备、时间片
（2）进程的三种基本状态：就绪状态(Ready）运行状态(Running) 阻塞状态(Blocked)
（3）转换图
挂起状态
创建状态、终止状态
各种状态下的进程队列
（1）单处理机系统，执行态的进程只有一个；
（2）就绪态、阻塞态的进程可有多个。一般讲它们分别排称一个队列，称就绪队列、阻塞队列。
（3）阻塞队列有的会根据不同原因再排成多个队列。
进程控制块是进程存在的唯一标志：
进程创建时，PCB建立并伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消。
进程控制信息
1.程序和数据的地址（单个进程）数据所在的内外存地址
2.进程同步和通信机制（多进程间）同步和通信机制的信号量、消息队列指针等
3.资源清单
4.链接指针（PCB的组织）本PCB所在队列的下一个进程PCB首地址。
PCB信息的存放
系统运行中有若干个程序的PCB，它们常驻内存的PCB区。
采用的数据结构：PCB结构体，PCB链表或队列
PCB的组织方式
链接方式
同一状态的PCB，依靠链接指针链接成队列。就绪队列；若干个阻塞队列；空白队列（PCB区的空PCB块）
索引方式
同状态的PCB同样集中记录，但以索引表的方式记录PCB的地址。用专门的单元记录各索引表的首地址
组织方式必须的指针
1.执行指针2.空闲指针3.阻塞指针4.就绪指针
进程控制与同步要点
操作系统通过PCB进行进程创建、终止、阻塞的过程如何；
如何理解进程同步的含义；
控制同步的关键在哪里。
进程控制的基本过程：
进程的创建
进程的终止
进程的阻塞与唤醒
进程的挂起和激活
进程的创建
(1) 申请空白PCB
(2) 为新进程分配资源 主要是内存资源的处理
(3) 初始化进程控制块，标识符（包括父进程的）、程序计数器指向程序入口地址，就绪态、优先级等信息的填写。
(4) 将新进程插入就绪队列
进程的终止
正常结束 异常结束 外界干预
(1) 根据进程标示符，检索出该进程PCB，读其状态。
*IF 执行态，立即终止该进程，置调度标志为真，指示重新进行调度。
*IF 有子孙进程，亦应予以终止，以防成为不可控进程。
(2) 归还全部资源至其父进程或系统。
(3) 将该进程PCB从所在队列或链表中移出。
进程的阻塞与唤醒
1）引起进程阻塞和唤醒的事件
请求系统服务的满足情况
启动某种需等待（I/O）操作
合作需要的新数据尚未到达
执行某功能的进程暂时无新工作可做(如发送数据进程)
2）阻塞和唤醒过程
（1）将PCB中的状态改为阻塞
（2）该PCB加入到阻塞队列中
（3）转进程调度，将处理机分配给另一进程
（4）进行进程切换，即根据两切换进程的PCB，保护与重新设置处理机状态。
阻塞与唤醒原语作用相反，成对使用
进程的挂起与激活
挂起原语将指定进程或阻塞进程挂起。
（1）检查被挂起进程的状态，活动就绪则改为静止就绪，活动阻塞则改为静止阻塞
（2）将该PCB复制到内存（方便检查）/外存（对换）指定区域
（3）*若挂起的进程是执行态，则需重新进行进程调度。
激活原语的执行过程
若挂起进程在外存上，将其调入内存
检查进程状态，若处于静止就绪，则改为活动就绪，若处于静止阻塞，则改为活动阻塞
调度
进程控制中，状态转换和调度密切相关。
运行态进程的改变必然产生调度行为
只要产生新就绪态进程，就需考虑调度策略
只要是采用抢占式调度，要检查新就绪进程是否可抢占CPU，引起新的调度。
控制并发
基本控制
进程、PCB、状态、基本控制过程
合理控制
- 控制进程的相互影响，得到可再现的正确结果 *
进程同步
1）进程同步的主要任务：
使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
两种制约关系：间接相互制约关系（互斥）、直接相互制约关系（有序）
2）临界资源
一次仅允许一个进程使用的资源
3）临界区
进入区：对欲访问的临界资源进行检。若此刻未被访问，设正在访问的标志
临界区：访问临界资源的代码。
退出区：将正在访问的标志恢复为未被访问的标志
剩余区：其余部分
4）同步机制应遵循的规则
空闲让进：资源使用最基本原则
忙则等待：保证互斥
有限等待：合适时被唤醒防止死等
让权等待：能主动释放CPU防止忙等
同步控制的关键
主要涉及”判断”和”修改标志”操作
不应被打断（原语，OS核心态运行）
硬件同步机制
1.关中断
进入锁测试前关闭中断，直到完成锁测试并上锁后才能打开中断。进程在临界区执行期间，系统不响应中断，从而不引发调度。
2.Test-and-Set指令
3.利用Swap指令实现进程互斥
信号量机制
互斥信号量注意点
互斥信号量mutex初值为1；
每个进程中将临界区代码置于P(mutex)和V(mutex)原语之间
必须成对使用P和V原语（在同一进程中），不能次序错误、重复或遗漏：
遗漏P原语则不能保证互斥访问
遗漏V原语则不能在使用临界资源之后将其释放（给其他等待的进程）；
控制同步顺序的注意点
信号量值为0的点是限制的关键所在；
成对使用P和V原语（在有先后关系的两个进程中），不能次序错误、重复或遗漏，否则同步顺序出错。