计算机操作系统课件：第3章进程管理-进程控制与线程02.ppt

计算机操作系统的核心之一是进程管理，本课件主要探讨了进程控制和线程的概念。进程是程序的并发执行实例，具备独立性和资源拥有性。在进程的生命周期中，它经历了从创建到终止的多个状态，包括就绪、运行、阻塞和挂起。操作系统内核通过一系列原语操作对进程进行控制，确保这些状态转换的原子性。 1. **进程控制**：进程控制是指操作系统对进程的全程管理，包括创建、终止、阻塞、唤醒、挂起和激活等操作。这些操作通常由内核通过原语来实现，以确保操作的不可分割性。原语根据其功能可以分为创建原语、撤消原语、阻塞原语、唤醒原语、挂起原语和激活原语。 2. **内核**：内核是操作系统的核心部分，它包含与硬件紧密相关且常驻内存的模块，负责中断处理、时钟管理、原语操作，以及资源管理如进程管理、存储管理和设备管理。 3. **进程创建**：进程的创建通常由用户登录、作业调度、服务提供或应用请求等事件触发。创建过程涉及申请空白进程控制块（PCB）、分配进程标识符、分配内存、初始化PCB，并将新进程插入就绪队列。 4. **进程终止**：进程可能因正常结束、异常结束（如错误）或外界干预（如操作员、父进程或I/O故障）而终止。操作系统通过撤销原语来执行这一操作，通常需要先释放资源并从内存中移除PCB。 5. **进程阻塞与唤醒**：当进程等待某个事件发生（如I/O操作）时，会调用阻塞原语进入阻塞状态。一旦事件完成，相应的唤醒原语会被调用来将进程从等待队列移到就绪队列。 6. **进程挂起与激活**：挂起原语用于将进程暂停，减少系统资源的占用，而激活原语则用于恢复已挂起的进程，使其重新变为活动状态。 7. **线程**：线程是进程内的轻量级执行实体，它比进程更小、更灵活，通常拥有较少的资源。线程间的切换开销小于进程，因为它们共享进程资源。引入线程可以提高处理器利用率和通信效率，但也会带来同步和互斥的问题。 8. **线程与进程的比较**：与进程相比，线程更利于实现并发执行，减少上下文切换的开销。线程之间的通信更为直接，因为它们共享同一地址空间。然而，线程的安全性问题更为复杂，必须注意数据竞争和其他并发问题。 进程和线程是操作系统中并发执行的基本单元，通过精细的控制和管理，操作系统能高效地调度和分配资源，使得多任务并行处理成为可能。理解这些概念对于深入学习操作系统和解决实际问题至关重要。