【进程控制】

进程控制的主要功能，是对系统中的所有进程实施有效的管理，其具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程状态转换等功能

在操作系统中，通常将进程控制用的程序段称为原语，其在执行期间不允许中断，是一个不可分割的基本单位

进程控制主要有以下原语：

• 创建原语：为操作系统创建一个新进程
• 终止原语：终止操作系统中的一个进程
• 阻塞原语：将处于运行态的进程转为阻塞态
• 唤醒原语：将等待某事件的处于等待态的进程唤醒，转为就绪态
• 挂起原语：当出现引起进程挂起的事件时，将指定进程挂起
• 激活原语：当出现引起进程激活的事件时，将指定进程激活

【进程的创建】

引起进程创建的事件

为使程序间能并发运行，应先为它们分别创建进程，导致一个进程去创建另一个进程的典型事件有四类：

• 用户登录：分时系统中，用户在终端登录成功后，系统为该用户创建一个进程，并插入就绪队列中
• 作业调度：当作业调度程序按一定算法调度到某些作业时，会将它们装入内存，并创建进程，然后插入就绪队列中
• 提供服务：当运行中的用户程序提出功能请求时，系统会创建相应的服务进程
• 应用请求：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

进程的创建过程

在系统中，每当出现了创建新进程的请求后，OS 便调用进程创建原语（Creat），按下述步骤创建一个新进程：

1. 申请空白 PCB：申请唯一的数字标识符，并从 PCB 集合中获取一个空白 PCB
2. 为新进程分配所需资源：从 OS 或新进程的父进程获得各种物理、逻辑资源
3. 初始化 PCB：初始化标识信息、处理机状态信息、处理机控制信息
4. 将新进程插入就绪队列：若就绪队列能接纳新进程，则将新进程插入就绪队列

【进程的终止】

引起进程终止的事件

引起进程终止的事件可分为有以下三类：

• 正常结束：进程的任务已经完成，准备退出运行
• 异常结束：进程在运行时发生了某种异常事件，使得程序无法继续运行，常见的有：越界错误、保护错误、非法指令、运行超时、I/O 故障等
• 外界干预：进程应外界请求而终止运行，常见的干预有：父进程终止、父进程请求、OS 干预、操作员干预等

进程的终止过程

若系统中发生了要求终止进程的某事件，OS 将调用进程终止原语（Destroy） ，按下述步骤终止指定的进程：

1. 读取终止进程的状态：根据被终止进程的标识符，从 PCB 集合中检索出该进程的 PCB，从而读出该进程的状态
   • 执行态：若被终止进程处于执行态，立即终止该进程，并置调度标志为真，用于指示该进程被终止后应重新进行调度
   • 有子孙进程：若被终止进程有子孙进程，应将其所有子孙进程全部终止，防止成为不可控进程
2. 归还全部资源：将被终止进程所拥有的全部资源归还给父进程或 OS
3. 移出 PCB：将终止进程 PCB 从所在队列中移出，等待其他程序搜集信息

【进程的阻塞与唤醒】

引起进程阻塞与唤醒的事件

引起进程阻塞或唤醒的事件有以下四种：

• 向系统请求共享资源失败：进程在向系统请求共享资源时，由于系统已无足够的资源分配，此时进程将转为阻塞状态，当其他进程释放出足够的资源后，请求进程才被唤醒
• 等待某种操作的完成：当进程启动某种操作后，若该进程必须在该操作完成后才能继续执行，则应先将该进程阻塞，等待操作完成后再将其唤醒
• 新数据尚未到达：对于相互合作的进程，若一进程需要另一进程提供的数据后才能对该数据进行处理，则当数据未到达时，该进程只能处于阻塞状态，直到数据到达，才会将其唤醒
• 等待新任务的到达：在某些系统中，往往会设置一些特定的系统进程，每当这种进程完成任务后就将自己阻塞起来，等待新任务的到来后，才被唤醒

进程的阻塞过程

正在执行的进程，如果发生了上述某事件，进程便通过调用阻塞原语（block） 将自己阻塞，可见阻塞是进程自身的一种主动行为，其步骤如下：

1. 停止执行：若该进程还处于执行状态，则应立即停止执行
2. 改变 PCB 状态：将 PCB 中的现行状态由执行改为阻塞
3. 插入阻塞队列：将改变现行状态后的 PCB 插入阻塞队列
4. 转进程调度：将处理机分配给另一就绪进程
5. 进行进程切换：保留被阻塞进程的处理机状态，按新进程的 PCB 中的处理机状态设置 CPU 环境

进程的唤醒过程

当被阻塞进程所期待的事件发生时，则有关进程调用唤醒原语（wakeup），将等待该事件的进程唤醒，其执行过程如下：

1. 移出阻塞队列：将被阻塞的进程从等待该事件的阻塞队列中移出
2. 改变 PCB 状态：将 PCB 中的现行状态由阻塞改为就绪
3. 插入就绪队列：将该 PCB 插入就绪队列中

值得注意的是，block 原语与 wakeup 原语是一对作用相反的原语，在使用它们时，必须成对使用

即如果某进程中调用了阻塞原语，则必须在与之相合作、相关的进程中安排一条相应的唤醒原语，以便能唤醒被阻塞进程，否则，阻塞进程将会因不能被唤醒而永久处于阻塞状态

【进程的挂起与激活】

进程的挂起过程

当系统中出现引起进程挂起的事件时，OS 将利用挂起原语（suspend） 指定进程挂起，其步骤如下：

1. 检查被挂起进程状态：若被挂起的进程处于活动就绪态，就改为静止就绪；若处于活动阻塞态，就改为静止阻塞
2. 复制 PCB 到指定区域：为方便用户或父进程检查进程运行情况，将该进程的 PCB 复制到某指定的内存区域
3. 重新调度：若被挂起的进程正在执行，则转向调度程序重新调度
   需要注意的是，进程只能挂起自己或其子孙进程

进程的激活过程

当系统中出现引起进程激活的事件时，OS 将利用激活原语（active） 指定进程激活，其步骤如下：

1. 调入内存：若挂起进程处于外存上，首先将其调入内存
2. 检查被激活进程状态：若被激活的进程处于静止就绪态，就改为活动就绪；若处于静止阻塞态，就改为活动阻塞