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认识进程 -了解进程调度

news 2025/6/19 20:27:22

前言

本篇通过介绍操作系统OS的重要功能，了解并发并行, 了解操作系统的一项重要功能 “进程管理” , 通过了解进程管理认识进程是操作系统资源分配的基本单位 ,如有错误，请在评论区指正，让我们一起交流，共同进步！

文章目录

前言
1. 进程管理
- 1.1 进程的描述
- 1.2 进程的管理
2. 了解并发与并行
3. 内存分配
4. 进程通信
总结

本文开始

1. 进程管理

进程管理是操作系统的一项重要功能, 用来管理多项进程;

说到进程, 哪什么是进程呢?
进程: 一项运行的程序或者一个运行的任务;
例如: 各种.exe文件, exe文件是一种可执行文件

了解了进程, 哪什么是进程管理呢?
进程管理就是当运行的进程个数增多, 就需要对它们进行管理;
进程管理包括:
①对进程的描述: 使用结构体(PCB - 进程控制模块)对进程进行描述, 表示出进程的各种信息;
②对这些进程的管理: 使用一些数据结构(双向链表),组织这些结构体;

1.1 进程的描述

进程的描述使用结构体, 结构体中有很多属性, 这里介绍一些重要的属性;
进程中的结构体称为: PCB

pid : 结构体唯一的身份标识 (例如数据库的唯一主键用来表示身份)
内存指针 : 用来描述进程在内存中使用的资源位置;
[注意] 进程运行起来需要占用内存资源
文件描述符表 : 进程运行起来使用的硬盘资源;
[注意] 什么是文件表述符表 ? ? ?
文件标识符: 用来记录(标识)文件被打开
进程运行会打开文件, 每打开一次文件就会产生一个文件标识符, 一个进程可能打开多个文件, 这样会产生一组文件表示符, 将这些文件标识符放入顺序表中, 就称为文件标识符表;

从2和3来看, 进程的运行都需要操作系统进行资源分配 => 所以说 进程是操作系统进行资源分配的基本单位

进程调度 - 有一组属性, 用来辅助进行进程调度
[注意] 这些属性与CPU资源相关
①进程状态(两种) :
就绪态: 进程已经准备, 随时可以在CPU上执行
堵塞态: 进程暂时不能在CPU上执行
例如: 一些小学生去学校上课, 正常的小学生去上课, 可以认为是就绪态, 但是有些小学生生病了, 就暂时不能去学校了, 这就可以认为是阻塞态
②进程的优先级
进程的执行不是无序的, 进程之间的调度是有不公平的, 有的需要优先调度
例如: 老人, 成年人, 小学生做公交车, 目前认为公交车座位的满了, 成年人看到小学生可能把座位让给他, 而小学生和成年人看到老人可能把座位让给老人;
③进程的上下文
进行在执行过程中, 如果进程离开CPU, 需要把当前的结果存档, 当再次进入CPU, 会重新恢复存档(也就是读档), 接着进行下面操作;
[注意] 寄存器: 保存进程执行的中间结果, 进程执行到那块的指令等等
上下文: 进程在执行过程中, 在CPU内部一系列寄存器的值;
当进程离开CPU就需要存档, 把当前的寄存器中的值保存到PCB中的上下文中;
当进程再次运行, 就需要读档, 把PCB中的值恢复到寄存器中;
④ 进程的记账信息
记账信息就是记录进程在CPU中运行的时间, 为进程调度提供参考依据

1.2 进程的管理

可以把每个进程认为是一个节点, 操作系统就使用双向链表来管理进程
① 创建一个进程, 相当于创建一个节点, 连接在链表上
② 删除一个进程, 相当于删除一个节点在一个链表上
③ 遍历进程(任务管理器上运行的程序任务是排成的链表) , 就是遍历链表

2. 了解并发与并行

并行: 同一时刻, 两个核心执行两个进程, 认为两个进程时同时进行的

并发: 一个核心, 先运行一个进程1, 运行一会, 马上切换另一个进程2, 在运行一会,切换进程 3…
当进程之间的切换时间足够短时就认为 1,2,3…进程就是同时执行的 => 一个核心多次调度, 时间足够短, 认为多个进程是并发的
[注意] 每台电脑上的看自身的配置这里是(8核16线程); 逻辑处理器: 16个逻辑核心; 内核: 8个物理核心