进程控制块PCB的作用
- 作为独立运行基本单位的标志
- 能实现间断性运行方式
- 提供进程管理所需要的信息
- 提供进程调度所需要的信息
- 实现与其他进程的同步与通信
进程控制块的信息
- 进程标识符
  - 外部标识符PID
  - 内部标识符(端口)
- 处理机状态
  - 通用寄存器
  - 指令计数器
  - 程序状态字PSW
  - 用户栈指针
- 进程调度信息
  - 进程状态
  - 进程优先级
  - 进程调度所需的其他信息
  - 事件
- 进程控制信息
  - 程序和数据的地址
  - 进程同步和通信机制
  - 资源清单
  - 链接指针
- 进程控制块的组织方式
  - 线性方式
  - 链接方式
  - 索引方式

进程控制

操作系统内核

两大功能
- 支撑功能
  - 中断管理
  - 时钟管理
  - 原语操作
    - 进程的管理，由若干原语（primitive）来执行
- 资源管理功能
  - 进程管理
  - 存储器管理
  - 设备管理
状态
- 系统态，管态，内核态
- 用户态，目态

进程的创建

进程的层次结构
- 父进程
- 子进程
引起创建进程的事件
- 用户登录
- 作业调度
- 提供服务
- 应用请求
进程的创建过程
- 1.申请空白PCB
- 2.为新进程分配其运行所需的资源
- 3.初始化进程块PCB
- 4.如果进程就绪队列能够接纳新进程，便将新进程插入就绪队列
进程的终止
- 引起进程终止的事件
  - 1.正常结束
  - 2.异常结束
  - 3.外界干预
- 进程的终止过程
  - 1.根据被终止进程的标识符
进程的阻塞与唤醒
- 引起进程阻塞和唤醒的事件
  - 请求系统服务而未满足
  - 启动某种操作而阻塞当前进程
  - 新数据尚未到达
  - 无新工作可做：系统进程
- 进程阻塞过程(自己阻塞自己)
- 进程唤醒过程(系统或其他进程唤醒自己)
进程的挂起与激活
- suspend
- active

进程同步

基本概念
- 两种形式的制约关系
  - 间接相互制约关系
    - 互斥——竞争
  - 直接相互制约关系
    - 同步——协作
- 临界资源
- 分区
  - 进入区enter section
  - 临界区critical section
  - 退出区exit section
  - 剩余区remainder section
- 同步机制应遵循的规则
  - 1.空闲让进
  - 2.忙则等待
  - 3.有限等待
  - 4.让权等待
进程同步机制
- 软件同步机制:都没有解决让权等待，而且部分方法还会产生死锁的情况
- 硬件同步机制
  - 关中断
  - 利用Test-and-Set指令实现互斥
  - 利用swap指令实现进程互斥
- 信号量机制
  - 整型信号量
  - 记录型信号量
    - 由于整型信号量没有遵循让权等待原则，记录型允许负数，即阻塞链表
  - AND型信号量
  - 信号量集
    - 理解:AND型号量的wait和signal仅能对信号施以加1或减1操作，意味着每次只能对某类临界资源进行一个单位的申请或释放。当一次需要N个单位时，便要进行N次wait操作，这显然是低效的，甚至会增加死锁的概率。此外，在有些情况下，为确保系统的安全性，当所申请的资源数量低于某一下限值时，还必须进行管制，不予以分配。因此，当进程申请某类临界资源时，在每次分配前，都必须测试资源数量，判断是否大于可分配的下限值，决定是否予以分配
    - 操作
      - Swait(S1，t1，d1…Sn，tn，dn)
      - Ssignal(S1，d1…Sn，dn)
    - 特殊情况
经典进程的同步问题
- 生产者–消费者问题
- 哲学家进餐问题
- 读者–写者问题

进程通信

进程通信是指进程之间的信息交换，又称低级进程通信

进程通信的类型

共享存储器系统
- 基于共享数据结构的通信方式
  - 生产者和消费者
- 基于共享存储区的通信方式
  - 高级通信
管道通信系统(pipe)
- 高级通信
消息传递系统
- 高级通信
- 方式分类
  - 直接通信
  - 间接通信
客服机–服务器系统

消息传递通信的实现方式

直接消息传递系统
信箱通信

线程的基本概念

线程的引入

线程的引入正是为了简化线程间的通信，以小的开销来提高进程内的并发程度
多线程并发的不足
- 进程的两个基本属性
  - 一个拥有资源的独立单位，可独立分配系统资源
  - 一个可独立调度和分派的基本单位，PCB
- 程序并发执行所需付出的时空开销
  - 创建进程
  - 撤销进程
  - 进程切换
- 进程间通信效率低
- 将分配资源和调度两个属性分开
线程——作为调度和分派的基本单位
- 进程是系统资源分配的单位，线程是处理器调度的单位
- 线程表示进程的一个控制点，可以执行一系列的指令。通常，和应用程序的一个函数相对应
- 进程分解为线程还可以有效利用多处理器和多核计算机