进程控制块的作用及定义.doc
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进程控制块的作用及定义程序是不能并发执行的,程序并发执行就会出现执行不确定.但进程可以并发执行。进程与程序是两个不同的概念。进行是动态的,而程序是静态。其实进程与程序也有一定的相关.进程就是程序+进程控制块。引入了进程控制块后,那么程序就变成了进程,就可并发执行.其实我们每点一个应用程序。操作系统首先给这个程序分配进程控制块,然后把这个程序的装载入内存。包括数据和程序一起装载到内存。例如WINDOW就是按页离散地装入到内存的物理块当中。一、进程控制块的作用为了描述和控制进程的运行,系统为每个进程定义了一个数据结构——进程控制块PCB(ProcessControlBlock),它是进程实体的一部分,是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。进程控制块的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据),成为一个能独立运行的基本单位,一个能与其它进程并发执行的进程。或者说,OS是根据PCB来对并发执行的进程进行控制和管理的。例如,当OS要调度某进程执行时,要从该进程的PCB中查出其现行状态及优先级;在调度到某进程后,要根据其PCB中所保存的处理机状态信息,设置该进程恢复运行的现场,并根据其PCB中的程序和数据的内存始址,找到其程序和数据;进程在执行过程中,当需要和与之合作的进程实现同步、通信或访问文件时,也都需要访问PCB;当进程由于某种原因而暂停执行时,又须将其断点的处理机环境保存在PCB中。可见,在进程的整个生命期中,系统总是通过PCB对进程进行控制的,亦即,系统是根据进程的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的。所以说,PCB是进程存在的惟一标志。当系统创建一个新进程时,就为它建立了一个PCB;进程结束时又回收其PCB,进程于是也随之消亡。PCB可以被操作系统中的多个模块读或修改,如被调度程序、资源分配程序、中断处理程序以及监督和分析程序等读或修改。因为PCB经常被系统访问,尤其是被运行频率很高的进程及分派程序访问,故PCB应常驻内存。系统将所有的PCB组织成若干个链表(或队列),存放在操作系统中专门开辟的PCB区内。例如在Linux系统中用task_struct数据结构来描述每个进程的进程控制块,在Windows操作系统中则使用一个执行体进程块(EPROCESS)来表示进程对象的基本属性。二、进程控制块中的信息(一)进程标识符进程标识符用于惟一地标识一个进程。一个进程通常有两种标识符:(1)内部标识符。在所有的操作系统中,都为每一个进程赋予了一个惟一的数字标识符,它通常是一个进程的序号。设置内部标识符主要是为了方便系统使用。(2)外部标识符。它由创建者提供,通常是由字母、数字组成,往往是由用户(进程)在访问该进程时使用。为了描述进程的家族关系,还应设置父进程标识及子进程标识。此外,还可设置用户标识,以指示拥有该进程的用户。(二)处理机状态处理机状态信息主要是由处理机的各种寄存器中的内容组成的。处理机在运行时,许多信息都放在寄存器中。当处理机被中断时,所有这些信息都必须保存在PCB中,以便在该进程重新执行时,能从断点继续执行。这些寄存器包括:①通用寄存器,又称为用户可视寄存器,它们是用户程序可以访问的,用于暂存信息,在大多数处理机中,有8~32个通用寄存器,在RISC结构的计算机中可超过100个;②指令计数器,其中存放了要访问的下一条指令的地址;③程序状态字PSW,其中含有状态信息,如条件码、执行方式、中断屏蔽标志等;④用户栈指针,指每个用户进程都有一个或若干个与之相关的系统栈,用于存放过程和系统调用参数及调用地址,栈指针指向该栈的栈顶。(三)进程调度信息在PCB中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信息,包括:①进程状态,指明进程的当前状态,作为进程调度和对换时的依据;②进程优先级,用于描述进程使用处理机的优先级别的一个整数,优先级高的进程应优先获得处理机;③进程调度所需的其它信息,它们与所采用的进程调度算法有关,比如,进程已等待CPU的时间总和、进程已执行的时间总和等;④事件,指进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件,即阻塞原因。(四)进程控制信息进程控制信息包括:①程序和数据的地址,指进程的程序和数据所在的内存或外存地(首)址,以便再调度到该进程执行时,能从PCB中找到其程序和数据;②进程同步和通信机制,指实现进程同步和进程通信时必需的机制,如消息队列指针、信号量等,它们可能全部或部分地放在PCB中;③资源清单,即一张列出了除CPU以外的、进程所需的全部资源及已经分配到该进程的资源的清单;④链接指针,它给出了本进程(PCB)所在队列中的下一个进程的PCB的首地址。