二–3.进程控制

进程控制是进程管理中最基本的功能，包括：

　　创建新进程

　　终止已完成的进程

　　将因发生异常情况而无法继续运行的进程置于阻塞状态

　　负责进程运行中的状态转换等功能

进程控制一般由OS的内核中的原语实现

1.操作系统内核

　　通常将与硬件密切相关的模块（如中断处理模块）、各种常用设备的驱动程序、运行频率较高的模块（如时钟管理、进程调度和许多模块所公用的一些基本操作），安排在紧靠硬件的软件层次，将他们常驻内存，即通常被称为的OS内核。

　　将处理机的执行状态分为系统态和用户态

　　（1）系统态：又称为管态、内核态。具有较高特权，能执行一切指令，访问所有寄存器和存储区，传统OS都在系统态运行。

　　（2）用户态：又称为目态，执行规定指令，访问指定寄存器和存储区。应用程序只能在用户态运行，防止对OS的破坏。

　　1.1OS内核功能：

　　（1）中断管理

　　（2）时钟管理

　　（3）原语操作。原语（primitive）就是由若干条指令组成的，用于完成一定功能的一个过程。它们是原子操作（Action Operation），即一个操作中的所有动作要么全做，要么不做。执行过程中不允许被打断。原子操作在系统态执行，常驻内存。

　　1.2资源管理功能：

　　（1）进程管理

　　（2）存储器管理

　　（3）设备管理

2.进程的创建

　　2.1进程的层次结构

　　　　OS中允许一个进程创建另一个进程

　　　　　　把创建进程的进程称为父进程，被创建的进程称为子进程，子进程可创建更多的孙进程。

　　　　子进程可继承父进程所拥有的资源，子进程撤销时，归还从父进程获得的资源，父进程撤销时，必须同时撤销子进程，PCB中设置了家族关系表项，以标明自己的父进程和所有的子进程。

　　　　进程不能拒绝其子进程的继承权。

　　　　但windows不存在任何进程层次结构，即所有进程地位相同。

　　　　一个进程创建另一个进程时获得一个句柄，其作用相当于令牌，用来控制创建的进程。

　　　　句柄可传递，有了句柄就能控制进程的权力。

　　　　进程之间不再是层次关系，而是获得句柄与否，控制与被控制的关系。

　　2.2进程图（Process Graph）

　　　　用于描述进程关系的一棵有向树

　　　　创建父进程的进程称为祖先进程，树的根节点作为进程家族的祖先（ancestor）

　　2.3引起进程创建的事件

　　　　（1）用户登录：分时系统中，用户登陆成功，为其建立进程，插入就绪队列

　　　　（2）作业调度：多道批处理系统中，作业调度程序调度到某些作业，将他们装入内存，为他们创建进程，插入就绪队列

　　　　（3）提供服务：运行中的用户程序提出请求，创建进程供用户服务，如打印。

　　　　（4）应用请求：上面三类都是系统创建进程，这类事件由用户进程自己创建新进程，以便新进程以同创建者进程并发运行的方式完成特定任务。

　　2.4进程的创建（Creation of Process）

　　　　在系统中出现了创建新进程的请求后，OS便调用进程创建原语Creat按下列步骤创建新进程

　　　　（1）申请空白PCB，为新进程申请获得唯一的数字标识符，并从PCB集合中索取一个空白PCB。

　　　　（2）为新进程分配其运行所需的资源，包括各种物理和逻辑资源，如内存、文件、I/O设备和CPU时间等。这些资源或从操作系统或仅从其父进程获得。

　　　　（3）初始化PCB

　　　　　　①初始化标识信息

　　　　　　②初始化处理机状态信息

　　　　　　③初始化处理机控制信息

　　　　（4）如果进程就绪队列能接纳新进程，便将新进程插入就绪队列。

3.进程的终止

　　3.1引起进程终止（Termination of Process）的事件

　　　　（1）正常结束

　　　　（2）异常结束

　　　　　　①越界错

　　　　　　②保护错

　　　　　　③非法指令

　　　　　　④特权指令错

　　　　　　⑤运行超时

　　　　　　⑥等待超时

　　　　　　⑦算术运算错

　　　　　　⑧I/O故障

　　　　（3）外界干预

　　　　　　①操作员或操作系统干预

　　　　　　②父进程请求

　　　　　　③因父进程终止

　　3.2进程的终止过程

　　　　调用终止原语，按下列过程终止

　　　　（1）根据被终止进程的标识符，从PCB集合中检索出该进程的PCB，从中读出该进程的状态

　　　　（2）若被终止进程处于执行状态，立即终止执行，并置调度标志为真，指示该进程被终止后应重新进行调度

　　　　（3）若该进程还有子孙进程，将所有子孙进程终止，防止他们成为不可控的进程

　　　　（4）将被终止进程所拥有的全部资源或者归还给其父进程，或系统

　　　　（5）将被终止进程PCB从所在队列（或链表）中移出，等待其他程序来搜集信息

4.进程的阻塞与唤醒

　　4.1引起进程阻塞和唤醒的事件

　　　　（1）请求共享资源失败/共享资源得到释放

　　　　（2）等待某种操作的完成/操作完成

　　　　（3）新数据尚未到达/新数据到达

　　　　（4）等待新任务到达/新任务到达

　　4.2进程阻塞过程（Block原语）

　　　　立即停止执行，把PCB中的现行状态由执行改为阻塞，并将PCB插入阻塞队列

　　　　转调度程序重新调度

　　4.3进程唤醒过程

　　　　从阻塞队列移出，将PCB先行状态改为就绪

　　　　插入就绪队列

5.进程的挂起和激活

　　5.1进程的挂起（Suspend原语）

　　　　检查状态

　　　　　　活动就绪->静止就绪

　　　　　　活动阻塞->静止阻塞

　　　　　　执行态->静止就绪

　　　　为方便用户或父进程考察该进程的运行情况，复制PCB到指定区域

　　　　若被挂起的进程正在执行，重新调度

　　5.2进程的激活过程（Activate原语）

　　　　将进程从外存调入内存

　　　　检查状态

　　　　　　静止就绪->活动就绪

　　　　　　静止阻塞->活动阻塞

　　　　若采用抢占调度策略，则比较被激活进程与当前进程优先级

　　　　　　被激活进程优先级低，不调度，否则，剥夺当前进程的运行并切换