深入理解操作系统- - 进程篇（1）_深入理解操作系统原理之windows进程管理

目录

进程解释：

process in memory(进程在内存中包含什么) :

并发的进程：

进程定义：

个人定义：

书本定义：

进程状态：

进程何时离开CPU：

内部事件：

外部事件：

进程切换：

中断源：

特权指令和非特权指令：

模式切换：

进程切换：

进程控制块：

进程在物理内存中：

 进程调度：

 实验篇

进程解释：

int global=100; 
void f(int x, int y){ 
 int* p = malloc(100);
 return; 
} 
void g(int a){ 
 f(a, a+1); 
 return;
} 
int main() 
{ 
 static int i=10; 
 g(i); 
 return 0; 
}

并发的进程：

进程定义：

个人定义：

进程是一个拥有cpu使用权的进行计算任务的基本单位。

书本定义：

进程是一个程序的一次执行过程

能完成具体的功能

是在某个数据集合上完成的

执行过程是可并发的

进程是资源分配、保护和调度的基本单位

进程状态：

进程在执行期间自身的状态会发生变化，进程有三 种基本状态，分别是：

运行态（Running） ：此时进程的代码在CPU上运行（正在执行的才是运行态）

就绪态（Ready） ：进程具备运行条件，等待分配CPU

等待态（Waiting） ：进程在等待某些事件的发生（比如 IO操作结束或是一个信号）（不具备运行条件）

进程何时离开CPU：

内部事件：

进程 主动放弃(yield) CPU，进入等待/终止状态。

E.g 使用I/O设备（等待），(非)正常结束（终止）。

外部事件：

进程被剥夺CPU使用权，进入就绪状态。这个动作叫 抢占(preempt) 。

E.g 时间片到达，高优先权进程到达。

new是一个新建状态，将程序加载入内存的状态

当运行除了cpu之外的所有资源都就绪后进入就绪态

当得到cpu权限后进入运行态，当运行完成后进入terminated状态

（被动）在运行态cpu被抢夺后进入就绪态

（主动）在运行态使用I/O设备的时候进入等待状态  等待结束重新进入就绪状态

进程切换：

并发进程中,一个进程在执行过程中可能会被另一个进程替换占有CPU，这个过程称作“进程切换” 

中断源：

外中断：

来自处理器之外的硬件中断信号

如时钟中断、键盘中断、外围设备中断 外部中断均是异步中断

内中断（异常 Exception）：

来自于处理器内部，指令执行过程中发生的中断，属同步中断

硬件异常：掉电、奇偶校验错误等

程序异常：非法操作、地址越界、断点、除数为0

系统调用

（参考书籍不同定义就不同---内中断应该只是说法不同 可能依次对应 终止、异常、陷入）

Exception（内）与interrupt（外）统称中断，发生中断后保存进程的上下文信息（相当于快照）（pc---在上边说到程序转换成了二进制指令，不止pc）执行中断处理程序（进入内核），选择对应进程进行恢复进程上下文，返回进程的执行。

特权指令和非特权指令：

模式切换：

*中断是用户态向核心态转换的唯一途径！系统调用 实质上也是一种中断。

*OS提供Load PSW指令装载用户进程返回用户状态

进程切换：

1)在进程切换的第一步将cpu的user mode 切换到核心 mode 

2)保存被中断进程的上下文信息

3)修改被中断进程的控制信息（如状态等）

2、3两步会保存到该进程的PCB进程控制块，当重新得到cpu的控制权的时候会将PCB进程控制块加载到cpu

4)将被中断的进程加入相应的 状态队列

5)调度 一个新的进程并恢复它的上下文信息

进程控制块：

每个进程都拥有一个自己的PCB进程控制块

A Process Control Block（PCB）contains many pieces of information associated with a specific

process.(一个进程控制块包含很多信息，与一个特定的进程有关)

进程在物理内存中：

进程的进程实体并不是整体存放，而是离散存放

管理进程使用的是进程队列进行管理：

只有俩个状态--ready（就绪）/等待状态，运行态没用队列只有一个

就绪状态队列是使用链表进行连接形成队列（只是连接的pcb）,当某个队列需要进入runing状态则从就绪队列中移除

 进程调度：

这里的主动与被动是相对于自身发生的事件来观察的

eg:当I/O请求发生后cpu是主动离开 

当时间片结束是操作系统剥夺cpu的执行权，被动

创建子进程，调用wait函数进行等待，当子进程结束后主动离开

等待中断，当中断发生后立即交出cpu的执行权。

 实验篇：

Practice: How to create a child process?

这个实验在上一年学习Linux编程技术的的时候已经做过该实验，在这进行简单实验，若需要详细了解函数的原理可以查考Linux编程技术专栏。

补充：

调用fork（）后，会把整个进程的信息进行copy完全复制给新创建的子进程，且两者的内存空间是相互独立的，在fork（）后父子进程并发执行后边的程序，在子进程中fork函数的返回值为0，在父进程中会返回子进程的pid。（这里的并发可以根据打印信息的程序来判断--会无规律的进行交替打印）

getppid（）函数是获得当前进程的父进程的pid（注：如果父进程在子进程结束之前结束，则子进程变成孤儿进程，则需要找1号进程（是系统启动的第一个进程INITD）作为父进程，即托管给系统进程）

为了避免孤儿进程的发生，我们引入了wait(NULL)方法，该方法作用与父进程，让父进程等待子进程结束后再返回。  

 代码如下：