操作系统进程管理：状态转换与PCB

"进程的5种状态及其转换-操作系统的课件" 在操作系统中，进程是程序执行的一个实例，它代表了计算机系统中的一个活动。进程的动态性和并发性是其核心特性，使得多个进程可以在同一时间内共享系统资源并进行交互。进程的状态管理和转换是操作系统对进程进行有效管理的关键。 2.1 进程概念 - 程序顺序执行：在单道程序环境下，程序按照预设的顺序执行，具有顺序性、封闭性和可再现性。 - 程序并发执行：多道程序技术引入后，多个程序可以同时执行，这带来了作业吞吐量的提升，但同时也导致了封闭性的丧失，程序与计算不再一对一对应，并发程序之间相互制约。 2.1.3 进程概念的引入和定义 - 进程：在并发环境中执行的程序，具有动态性（状态变化）、并发性（同时执行）、调度性（系统根据策略决定执行顺序）、异步性（执行速度不确定）和结构性（由多个组成部分构成）。 - 进程与程序的区别：进程是程序在特定上下文中的执行实例，具有生命周期，而程序是静态的代码集合。 2.2 进程状态描述及组织方式 - 进程状态：主要有三种基本状态：运行（Running）、就绪（Ready）和阻塞（Blocked）。此外，还有创建和终止两种附加状态，形成了五种状态模型。 - 运行状态：进程正在CPU上执行。 - 就绪状态：进程准备好执行，等待CPU资源。 - 阻塞状态：进程因等待某个事件（如I/O操作完成）而无法执行。 - 状态转换： - 就绪→运行：进程被调度器选中，获取CPU资源。 - 运行→阻塞：进程执行时需等待外部事件，进入阻塞状态。 - 阻塞→就绪：等待的事件完成，进程重新变为就绪状态。 - 运行→就绪：当前进程的时间片用完，让出CPU，进入就绪队列。 2.2.2 进程的组成 - 进程映像：包括程序、数据、栈和进程控制块（PCB）四部分。 - 进程控制块（PCB）：是进程的核心组成部分，包含进程的描述信息（如进程名、特征信息、状态、优先级等）、控制信息（调度信息、通信信息、资源需求等）以及现场保护区（保存CPU状态）等，是操作系统管理和控制进程的基础。 2.2.3 进程组织方式 - 线性方式：PCB以线性结构组织，方便操作系统查找和管理。 操作系统通过管理进程的状态转换和PCB来实现对进程的高效调度和控制，确保系统的稳定运行。进程间的同步与互斥、进程通信、线程和管程的概念以及死锁处理都是操作系统中至关重要的内容，它们共同保证了多任务环境下的正确性和效率。理解这些概念对于深入学习和操作系统的实际应用至关重要。