作业系统L3－行程

行程(Process)–正在执行的程序

行程(Process) VS 程序(Program)

• 行程(Process):执行中的程序，主动个体
• 程序(Program):储存在硬碟中的可执行档，被动
• 一个程序可能有数个行程

行程记忆体结构

• 文本区(text):程序码，包含PC计数器和暂存器资料

• 资料区间:包含全域变数

• 堆积(Heap):动态配置的记忆体

• 堆叠(stack):区域变数，函式参数

• 

行程状态

• new: Process已被建立，取得PCB空间，未载入记忆体
• ready:Process已在记忆体，等待CPU
• waiting:Process邓带IO中
• running:Process取得CPU执行中
• terminated:完成工作，准备回收PCB
  

行程控制表(PCB)

    又称任务控制表(task control block)

• 行程ID:唯一
• 行程状态︰running或waiting等
• 程序计数器︰指向下一个要执行指令的位址
• CPU暂存器:记录在暂存器的值
• CPU排班相关的资讯:
• 记忆体管理资讯:
• 会计资讯
• I/O资讯
  

行程排班

伫列

• 工作伫列(Job queue) –所有行程的集合

• 就绪伫列(Ready queue)–位於主记忆体中且就绪等待执行的行程

• 装置伫列(Device queues)–等待某I/O装置的行程

    伫列图(Queuing diagram)
  

排班伫列

• 长程排班程序(Long-term scheduler,job scheduler):放入Ready queue，控制多元规划程度

• 短程排班程序(Short-term scheduler,PU scheduler):并将CPU分配给它

• 中程排班程序(Medium-term scheduler)

• 行程描述:

  • I/O倾向行程(I/O-bound process):IO花费时间多
  • CPU倾向行程(CPU-bound process):CPU花费多

• 置换(swapping):从记忆体移除行程，储存到磁碟OR从磁碟回存到记忆体继续执行

Context Switching

• CPU要从旧行程转到新行程时，在储存装置载入和储存状态
• Context Switching的转换时间是负担，OS和PCB影响时间
  

行程产生/结束

• fork():呼叫新行程
• exec():新行程取代记忆体空间
• exit():新行程执行完後，删除自身
• abort():父行程可以结束子行程的执行
• wait():子行程输出资料到父行程
  
  

行程通讯

合作行程

• 行能够影响其它行程，或是受到其它行程所影响
• 好处:(1)资讯共享、(2)加速运算、(3)模组化、(4)方便性
• 行程间通讯(Inter-Process Communication, IPC)
  • 讯息传递(Message passing)
  • 共用记忆体(Shared memory)
• 无限缓冲区(unbounded-buffer)对於缓冲区的大小没有限制
• 有限缓冲区(bounded buffer)假设缓冲区的大小固定

独立行程

• 无法影响其它行程的执行且不受其它的行程影响

通讯链

• 构成
  • send(P, message) –传送讯息给行程P
    *** receive(Q, message) –从行程Q接收讯息**
  • port(信箱埠):传送与接收讯息，两个行程共用信箱埠时，它们才可互相联系
• 操作
  • 产生一个新的信箱埠
  • 经由信箱埠传送并接收讯息
  • 删除一个信箱埠
• 同步
  • 等待(blocking)，同步(synchronous)
    • 等待传送(blocking send)︰传送行程等待，直到讯息被接收
    • 等待接收(blockingreceive)︰接收者等待，直到有讯息出现
  • 非等待(non-blocking)被视为非同步(asynchronous)
    • 非等待传送(non-blocking send)︰传送行程送出讯息後继续执行
    • 非等待接收(non-blocking receive)︰接收者取回有效讯息或无效资料

缓冲器(Buffer)

• 1.零容量(Zero capacity)–零讯息传送者必须等候接收者(约会)
• 2.有限容量(Bounded capacity)–有限长度n 的讯息如果链已经填满，那麽传送者必须等待
• 3.无限制容量(Unbounded capacity)–无限长度传送者不需要等待