进程状态及进程控制

1 进程的状态

  运行态（Running）：占有CPU，并在CPU上运行。
  就绪态（Ready）：具有运行条件，但是不占有CPU。是万事俱备，只欠CPU。
  阻塞态（Waiting/Blocked）：因等待某一时间暂时不能运行。
  终止态（Terminated）：进程运行结束或者因异常而无法继续运行，需要撤销进程，操作系统需要完成撤销进程的相关操作，如将分配给进程的资源回收，撤销进程的PCB等。
  创建态（New）：进程正在被创建，操作系统为进程分配资源、始化PCB。
  其中，运行态、就绪态和阻塞态称为进程基本状态。

2 进程状态的转换

3 进程控制

  3.1 进程控制的过程

  进程控制就是进程状态的转换。
  进程的组织中提到，操作系统会将处于不同状态的进程的PCB放在不同的状态的队列中来管理PCB。

创建进程：操作系统初始化PCB，并分配系统资源，当上述工作完成后，会把进程的PCB放入到就绪队列中，实现了从创建态到就绪态的转换。
就绪态转换为运行态：如果一个进程被CPU调度，那么操作系统会恢复进程运行的环境（由于进程之前可能运行过，但还没有运行完，所以再次运行时需要将进程恢复到上次中断时的状态继续运行）、修改PCB的内容（将PCB中的状态标志位从就绪态改为运行态等）和将PCB从就绪队列中取出来，那么该进程就可以被处里。进程就由就绪态转换为运行态
运行态转换为阻塞态：当一个进程在执行过程中，使用系统调用的方式发送了等待某个事件的请求，那么就需要将进程当前运行的环境保存，修改PCB的内容（将PCB状态标志位从运行态改为阻塞态），再将进程的PCB放入到相应事件的阻塞队列中。
阻塞态转换为就绪态：需要修改PCB的内容，并且将进程的PCB放入到就绪队列中，如果等待的是资源，则还需要为进程分配系统资源。
运行态到就绪态：当一个进程的CPU时间片耗尽或者CPU被抢占，需要进程切换，同样需要保存进程的运行环境、修改PCB的内容并将进程的PCB放入到就绪队列中。
运行态转换为终止态：当进程完成或者异常结束，需要回收进程拥有的资源，同时还要撤销PCB。

  如果在进程转换时，某个进程将其PCB从一个队列放入到另一个队列，但是却没有修改状态标志位，那么就极有可能导致系统错误，为了防止出现这种问题，进程控制就使用原语实现。

  3.2 进程控制的实现

  进程控制实现：进程控制是用原语实现的。原语的特点是具有原子性，即执行期间不允许中断。
  原语采用“关中断指令和开中断指令实现。

  当原语相关的代码执行前，会先执行关中断指令，在原语代码执行期间，外部中断指令进入，这个外部中断指令会被忽略，暂时不会处理，所以原语代码不会被中断。在执行了开中断指令后，在接收到外部中断指令后，才能对中断进程处理。
  关/开中断是权限非常大，是只允许在核心态下执行的特权指令。

  3.2 进程控制的相关的原语

  首先，一个原语需要的工作有：

  (1) 更新PCB中的信息（如修改进程的状态标志位、将进程的环境保存到PCB、从PCB回复运行环境）。
  (2) 将PCB插入到合适的队列。
  (3) 分配/回收资源。

  操作系统提供的进程控制的原语：创建原语、撤销原语、阻塞/唤醒原语、切换原语。

  阻塞原语和唤醒原语要成对出现，因何事阻塞，就应由何事唤醒。

4 小结

  (1) 进程的控制就是要实现进程状态的转换。
  (2) 进程控制用原语实现，原语用关/开中断指令来实现。
  (3) 与进程控制相关的原语：进程的创建、进程的终止、进程的阻塞、进程的唤醒和进程的切换。

本文完

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