嵌入式實時操作系統(tǒng)第2章進程管理-wax

Wax526@163.com嵌入式實時操作系統(tǒng)內(nèi)容

嵌入式操作系統(tǒng)概述

進程管理

同步與互斥調(diào)度SmallRTOS——任務(wù)管理SmallRTOS——同步與互斥SmallRTOS——時間管理SmallRTOS應(yīng)用進程管理進程的基本概念進程與程序的區(qū)別進程控制進程的基本概念1）進程是程序的一次執(zhí)行。2）進程是一個程序及其數(shù)據(jù)在處理機上順序執(zhí)行時所發(fā)生的活動。3）進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，它是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。程序的順序執(zhí)行一個有四條語句的程序段：S1:a:=x+2;S2: b:=y+4;S3: c:=a+b;S4:d:=c+b;程序的順序執(zhí)行s1s2s3s4程序順序執(zhí)行的特征順序性封閉性可再現(xiàn)性順序性：處理機的操作嚴格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行，即每一個操作必須在下一操作之前結(jié)束。封閉性：程序在封閉環(huán)境下執(zhí)行，結(jié)果不受外界因素影響。可再現(xiàn)性：只要環(huán)境和初始條件相同，程序重復(fù)執(zhí)行時總得到相同結(jié)果。程序并發(fā)執(zhí)行一個有四條語句的程序段：S1:a:=x+2;S2: b:=y+4;S3: c:=a+b;S4:d:=c+b;程序的并發(fā)執(zhí)行s1s2s3s4程序并發(fā)執(zhí)行的特征間斷性：共享、合作、制約導(dǎo)致：執(zhí)行—暫?！獔?zhí)行失去封閉性：資源狀態(tài)由多程序改變不可再現(xiàn)性：相同環(huán)境和初始條件，重復(fù)執(zhí)行結(jié)果不同。

程序AM1：N:=N+1gotoM1程序BM2：PRINT（N）；N:=0；gotoM2設(shè)共享變量N初值為8，則會產(chǎn)生三種執(zhí)行結(jié)果：9，9，08，0，18，9，0進程的特征結(jié)構(gòu)特征動態(tài)性并發(fā)性獨立性異步性結(jié)構(gòu)特征進程結(jié)構(gòu)PCB進程控制塊程序段數(shù)據(jù)段動態(tài)特征的集中反映描述要完成的功能操作對象及工作區(qū)動態(tài)性進程最基本的特征是動態(tài)性進程的生命周期：進程由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，由撤銷而消亡的過程。并發(fā)性：多個進程同在內(nèi)存中，且能在一段時間內(nèi)同時運行。獨立性：進程是一個能獨立運行、獨立分配資源、獨立接受調(diào)度的基本單位。異步性：進程按各自獨立的、不可預(yù)知的速度向前推進。進程與程序的主要區(qū)別1）程序是指令的有序集合，它是一個靜態(tài)的概念。而進程是程序在處理機上的一次執(zhí)行過程，它是一個動態(tài)概念。2）進程具有并行特征，程序沒有。3）程序的存在是永久的。而進程則是有生命期的。4）程序僅是指令的有序集合。而進程則由程序段、相關(guān)數(shù)據(jù)段進程控制塊（PCB）組成。5）進程與程序之間不是一一對應(yīng)。程序進程概念靜態(tài)動態(tài)所在存儲器外存內(nèi)存存在時間永久有生命期組成有序指令程序段,數(shù)據(jù)段,PCB對應(yīng)關(guān)系一個程序可對應(yīng)多個進程一個進程可對應(yīng)多個程序進程與程序的主要區(qū)別進程的三種基本狀態(tài)就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)進程已經(jīng)分配了除處理機以外的所有必要資源，只要再獲得處理機就能夠執(zhí)行的狀態(tài)。這樣的進程可能有多個，通常排成一個隊列，稱就緒隊列。執(zhí)行狀態(tài)已經(jīng)獲得CPU，正在運行。在單處理機系統(tǒng)只有一個進程處于執(zhí)行狀態(tài)。多處理機系統(tǒng)則有多個處于執(zhí)行狀態(tài)。阻塞狀態(tài)正在執(zhí)行的進程由于發(fā)生某事件而暫時無法繼續(xù)執(zhí)行時，放棄處理機而進入的狀態(tài)，又稱等待狀態(tài)。引起阻塞的事件：請求I/O,申請緩存。進程的基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換就緒阻塞執(zhí)行I/O請求I/O完成時間片完進程調(diào)度進程控制塊進程結(jié)構(gòu)PCB進程控制塊程序段數(shù)據(jù)段進程控制塊PCB是OS中最重要的記錄型結(jié)構(gòu)。OS用PCB對并發(fā)進程進行管理和控制。PCB是進程存在的唯一標志。PCB常駐內(nèi)存。OS專門開辟PCB區(qū)將所有的PCB組織成若干個鏈表或隊列。PCB中的信息（1）進程標志符：由系統(tǒng)創(chuàng)建進程時分配給進程的唯一標識號，通常為一整數(shù)，稱為進程號，用于區(qū)分不同的進程。其所屬用戶通常也為一整數(shù)，稱為用戶號。（2）處理機狀態(tài)（斷點信息）：即處理機中各種寄存器（通用寄存器、PC、PSW，用戶棧指針等）的內(nèi)容（3）進程調(diào)度信息：記錄了進程調(diào)度的相關(guān)信息（狀態(tài)、優(yōu)先級、事件等）。（4）進程控制信息：記錄了系統(tǒng)對進程控制的信息（程序和數(shù)據(jù)的地址、同步機制、資源清單、鏈接指針）PCB的組織方式（1）鏈接方式把同一狀態(tài)的PCB，用其中的鏈接字鏈接成一個隊列。如：就緒隊列、阻塞隊列（根據(jù)不同阻塞原因）、空白隊列。（2）索引方式建立就緒索引表、阻塞索引表等。把索引表在內(nèi)存的首地址放在內(nèi)存的專用單元中。鏈接方式執(zhí)行指針

就緒隊列指針阻塞隊列指針空閑隊列指針PCB14PCB23PCB30PCB48PCB5PCB67PCB79PCB80PCB911索引方式執(zhí)行指針

就緒表指針阻塞表指針PCB1PCB2PCB3PCB4PCB5PCB6PCB7進程管理中最基本功能是進程控制進程控制任務(wù)：進程的創(chuàng)建、終止、進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)變等進程控制一般由OS內(nèi)核來實現(xiàn)。進程的控制進程創(chuàng)建DBCAEFGH祖先進程父進程子進程進程圖引起創(chuàng)建進程的事件用戶登錄：在分時OS中，用戶在終端鍵入登錄命令后，如是合法用戶，則系統(tǒng)為該終端創(chuàng)建一進程，并插入就緒隊列。

作業(yè)調(diào)度：在批處理OS中，當(dāng)按某算法調(diào)度一作業(yè)從外存進內(nèi)存，系統(tǒng)為之分配必要資源，同時為該作業(yè)創(chuàng)建一進程，并插入就緒隊列。提供服務(wù)：在程序運行中，若用戶需某種服務(wù)，則系統(tǒng)創(chuàng)建一進程為用戶提供服務(wù)，并插入就緒隊列。

應(yīng)用請求：在運行中，由于應(yīng)用進程本身的需求，自己創(chuàng)建一進程，并插入就緒隊列。由系統(tǒng)內(nèi)核創(chuàng)建由自己創(chuàng)建進程的創(chuàng)建操作系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)了要求創(chuàng)建進程的事件后，便調(diào)用進程創(chuàng)建原語create()按以下過程創(chuàng)建一新進程：申請一個空閑的PCB為新進程分配資源對PCB初始化將PCB插入就緒隊列返回一個進程標識號引起進程終止的事件正常結(jié)束

異常結(jié)束

外界干預(yù)

①越界錯誤。②保護錯。③非法指令。④特權(quán)指令錯。⑤運行超時。⑥等待超時。⑦算術(shù)運算錯。⑧I/O故障。

①操作員或os干預(yù)。②被父進程終止

③父進程終止

進程的撤消進程撤消的過程在運行？NYNY由標識符在PCB集中找PCB并讀狀態(tài)歸還占有資源從所在隊列(索引表)撤消PCB中止運行重置調(diào)度標志終止所有子孫進程有子孫進程？引起阻塞和喚醒的事件請求系統(tǒng)服務(wù)啟動某種操作新數(shù)據(jù)尚未到無新工作可做進程的阻塞與喚醒進程阻塞過程入口保存當(dāng)前進程的CPU現(xiàn)場置該進程狀態(tài)（執(zhí)行-阻塞）進入等待隊列轉(zhuǎn)進程調(diào)度由阻塞原語BLOCK

完成進程喚醒過程入口從等待隊列中摘下被喚醒進程修改PCB中的狀態(tài)（阻塞-就緒）進入就緒隊列轉(zhuǎn)進程調(diào)度或返回由喚醒原語WAKEUP

完成注意BLOCK和WAKEUP是一隊作用相反的原語。如果在某進程中調(diào)用了阻塞原語，則必須在與之相合作的另一進程中或其他相關(guān)的進程中，安排喚醒原語，以能喚醒阻塞進程；否則，被阻塞進程將會因不能被喚醒而長久地處于阻塞狀態(tài)，從而再無機會繼續(xù)運行。習(xí)題在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念?PCB的作用是什么?它是怎樣描述進程的動態(tài)性質(zhì)的?3.進程的基本狀態(tài)有哪幾種?試描繪進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。4.試從動態(tài)性、并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序。

Q&A