考研党修行——进程控制及原语

1.知识总览

2.什么是进程控制？
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，它具有创建新进程，撤销已有进程，实现进程状态转换等功能。

简单的说：进程控制就是要实现进程状态转换

3.如何实现进程控制？
进程实现进程不同状态的转换是需要用“原语”来实现的

什么是原语？
原语是一种特殊的程序，它的执行具有原子性。也就是说，这段程序的运行必须一气呵成，不可中断。

那么思考一个问题，为什么进程控制（状态转换）的过程要“一气呵成”呢？
举个例子：

我们假设此时进程2等待的事件发生，则操作系统中，负责进程控制的内核程序至少做这样两件事：
（1）将PCB2的state设为1
（2）将PCB2从阻塞队列放到就绪队列

如果此时我们已经将PCB2的state设为1，如图：

但是恰好此时收到了中断信号，那么PCB2的state=1本来表示就绪状态却被放在阻塞队列里，这时如果不能“一气呵成”，就有可能导致操作系统中的某些关键数据结构信息不统一的情况，这会影响操作系统进行别的管理工作。
所以这就是为什么进程状态的转换必须一气呵成！

4.如何实现原语的“原子性”？
原语的执行具有原子性，即执行过程只能一气呵成，期间不允许被中断。可以用“关中断指令”和“开中断指令”这两个特权指令实现原子性。

CPU正常情况下运行：

CPU执行了关中断与开中断指令：

思考：如果这两个特权指令允许用户程序使用的话，会发生什么情况呢？

这样就意味着我们可以在程序的开头植入一个关中断指令，然后在程序的末尾植入一个开中断指令，如此只要该程序上CPU运行，那程序就可以一直霸占CPU，显然这是不应该发生的。

所以开中断与关中断是两条特权指令。

5.进程控制相关的原语
（1）进程的创建

（2）进程的终止

（3）进程的阻塞和唤醒

（4）进程的切换

总结：无论哪个进程控制原语，要做的无非是三件事情：
1.更新PCB中的信息，修改进程状态（state）保存和恢复运行环境
2.将PCB插入合适的队列
3.分配和回收资源

6.小节概述