操作系统课件：Lecture4 进程描述与状态.ppt

操作系统中的进程描述与状态是操作系统课程中的重要主题。进程是操作系统对并发执行的程序的一种抽象，它代表了一个程序的执行实例。在这个Lecture4中，主要讨论了进程的表示、创建以及状态转换。 引入进程的概念是为了解决单道程序设计中资源利用率低的问题。在单道程序环境中，CPU只能顺序执行一个程序，导致资源独占，系统效率不高。为提高资源利用率，提出了多道程序设计，使得内存中可以同时存在多个作业，CPU在它们之间交替执行，从而实现了宏观上的并行性。 进程的并发执行带来了新的特性： 1. **资源共享**：多个进程可以共享系统资源，这可能导致程序执行的封闭性丧失，因为资源的状态可能由多个程序共同影响。 2. **制约性**：由于资源的共享，进程之间可能出现相互依赖，需要协调才能完成任务。 3. **程序执行的间断性**：CPU在进程之间切换，导致每个进程的执行不是连续的，而是被中断和恢复的。 4. **结果不可再现**：并发执行的结果取决于进程间的相对执行顺序和调度策略，使得结果变得不确定。 为了管理系统中的这些并发执行的进程，操作系统需要对进程进行描述。进程表示通常包括进程ID、程序计数器、内存状态、I/O状态等信息，以便于操作系统跟踪和控制进程的执行。此外，还需要定义进程的状态，如就绪、运行、阻塞等，来描述进程在执行过程中的行为。 **进程状态转换**是进程管理的关键部分。一个新进程的创建通常从就绪状态开始，等待CPU分配。当CPU调度到该进程时，它进入运行状态。如果进程在执行过程中需要等待某个事件（如I/O操作），则会进入阻塞状态。事件完成后，进程返回就绪状态，等待再次被调度。这个状态转换过程由操作系统内核控制，以确保系统的正确运行。 **进程创建**涉及到为新进程分配必要的资源，如内存空间、文件句柄等，并设置初始状态。这个过程由系统调用如`fork()`或`create_process()`实现，创建的新进程可能是父进程的副本或者完全独立的实体。 理解这些基本概念对于操作系统的设计和分析至关重要。通过学习进程描述与状态，我们可以更好地掌握如何在多任务环境中有效地管理计算机的资源，提高系统的整体性能。在实际操作系统中，进程管理还包括进程同步、通信、死锁等问题，这些都是操作系统课程中的重要课题。