操作系统进程详解以及练习题

### 操作系统进程详解 #### 2.1 基本点、重点和难点 **2.1.1 进程的概念** 1. **单道程序系统程序执行的特点：** - **顺序性：** 单道程序系统中的程序执行具有明显的顺序性，即前一操作完成后才能执行下一个操作。 - **独占性：** 程序运行时能够独占系统资源。 - **封闭性：** 程序运行环境封闭，外部不会干扰其运行状态。 - **再现性：** 在相同的数据集上多次运行程序会得到相同的结果。 2. **多道程序系统程序执行的特点：** - **制约性：** 多道程序之间的运行存在直接和间接的制约关系。 - 直接制约关系指一个程序依赖于另一个程序的执行结果。 - 间接制约关系则是因为多道程序共享资源而产生的关联。 - **失去封闭性：** 多个程序并发执行时，资源状态由多个程序共同改变，导致失去封闭性。 - **失去再现性：** 因为失去了封闭性，程序在相同的输入下可能产生不同的结果。 - **失去对应性：** 一个程序可能对应多个不同的计算任务。 3. **进程的定义：** 进程是并发程序的执行实体，是操作系统中程序运行的基本单位。 4. **进程的特征：** - **动态性：** 进程具有生命周期，从创建到执行再到撤销。 - **并发性：** 同时存在于内存中的多个进程可以在同一时间段内执行。 - **独立性：** 进程是一个独立的执行单元。 - **异步性：** 进程的执行速度不可预测，导致结果的不可再现性。 - **结构特征：** 由程序段、数据段和进程控制块(PCB)组成。 **2.1.2 进程的状态及其转换** 1. **进程的基本状态：** - **执行状态(Running)：** 进程正在处理器上运行。 - **阻塞状态(Blocked)：** 进程因等待某种事件发生而暂时停止执行。 - **就绪状态(Ready)：** 进程已经准备好，等待分配处理器资源。 2. **其他状态：** - **新状态：** 进程创建之初的状态。 - **终止状态：** 进程完成所有任务或异常终止后的状态。 3. **进程状态转换：** - **新状态 → 就绪状态：** 当就绪队列允许接纳新进程时。 - **就绪状态 → 执行状态：** 获得处理器资源后。 - **执行状态 → 阻塞状态：** 需要等待某个事件完成。 - **阻塞状态 → 就绪状态：** 等待的事件发生。 - **执行状态 → 就绪状态：** 时间片用尽或被更高优先级的进程抢占。 - **执行状态 → 终止状态：** 进程完成或异常终止。 **2.1.3 进程的构成** - **程序：** 构成进程的基础，通过程序产生进程。 - **数据：** 不同的进程可以使用相同的程序代码，但它们处理的数据集不同。 - **进程控制块(PCB)：** 存储进程的状态和其他控制信息，是操作系统管理和控制进程的基础。 **2.1.4 挂起状态的引入** 1. **原因：** - **系统出现故障：** 不允许某些进程继续运行，例如硬件故障或软件问题。 - **系统资源紧张：** 当系统资源不足以支持所有进程运行时，需要将部分进程挂起。 - **父进程请求：** 父进程可以请求挂起自己的子进程。 - **用户请求：** 用户可以请求操作系统挂起特定的进程。 **总结：** 本章节介绍了进程的基本概念、特点、状态转换以及构成要素等内容，重点强调了进程在操作系统中的核心作用，以及如何通过状态转换和挂起机制来管理和优化多道程序系统的性能。通过理解这些基础概念，初学者能够更好地掌握操作系统中进程管理的核心原理和技术。