處理機管理的主要任務是對處理機的分配和執行實時有效的管理，從傳統意義上將，程序是處理機和資源分配的基本單位，因此對處理機的管理可以歸納為對程序的管理。
1、 程序的概述
2、 程序的定義及特徵
3、 程序的狀態及描述
4、 程序控制
5、 程序同步
6、 程序通訊
7、 程序排程
8、 執行緒
9、 死鎖
零測試在計算機作業系統中，程序是資源分配的基本單位，也是獨立執行的基本單位。
1、 引入程序的原因
a) 在現代計算機作業系統中，記憶體中通常存放多道程式，這些程式併發執行，為了描述併發程式執行時的特徵，引入了程序這個概念。
2、 前趨圖的定義
a) 前趨圖是乙個有向無迴圈圖，用於描述程式、程式段或語句執行的先後次序，每個結點可以表示乙個語句、乙個程式段或乙個程序，結點間的有向邊表示兩個結點之間存在的前趨關係；
b) 直接前驅：如果pi->pj，則稱pi是pj的直接前驅；
c) 直接後繼：如果pi->pj，則稱pj是pi的直接後繼；
d) 前驅：如果pi->pj…->pk->pm，則稱pi是pk的前驅；
e) 後繼：如果pi->pj…->pk->pm，則稱pk是pi的後繼；
f) 初始結點：沒有前驅的結點稱為初始結點（pi）；
g) 終止結點：沒有後繼的結點稱為終止結點（pm）。
3、 程式的順序執行
a) 定義：乙個程式通常由若干個操作組成，這些操作必須按照某種先後次序執行，僅當前乙個操作執行完成後才能執行後繼操作，這類計算過程就是程式的順序執行過程。
b) 特徵：
i. 順序性：處理機的操作嚴格按照程式所規定的順序執行，只有當上乙個操作完成後，下乙個操作才能開始執行；
ii. 封閉性：程式一旦開始執行，其執行結果不受外界因素影響；
iii. 可再現性：只要程式執行時的初始條件和執行環境相同，當程式重複執行時，都將獲得相同的結果。
4、 程式的併發執行
a) 定義：程式的併發執行是指若干個程式或程式段同時在系統中執行，這些程式或程式段的執行在時間上是重疊的，乙個程式或程式段的執行尚未結束，另乙個程式或程式段的執行已經開始。
b) 特徵：
i. 間斷性：程式在併發執行時，由於它們共享資源或為完成同一項任務而相互合作，致使併發程式之間形成了相互制約關係。
這種相互制約關係將導致併發程式具有「執行-暫停-執行」這種間斷性的活動規律；
ii. 失去封閉性：程式在併發執行時，多個程式共享系統中的各種資源，因而這些資源的狀態將由多個程式來改變，致使程式的執行失去封閉性；
iii. 不可再現性：程式併發執行時，由於失去了封閉性，也將導致失去其執行結果的可再現性。
5、 程式併發執行的條件
a) 定義的表示法：
i. r(pi)=表示程式段pi在執行期間要引用的所有變數的集合，稱為讀集；
ii. w(pi)=表示程式段pi在執行期間要改變的所有變數的集合，稱為寫集。
b) 併發執行的條件
i. r(p1)與w(p2)的交集為空；
ii. r(p2)與w(p1)的交集為空；
iii. w(p1)與w(p2)的交集為空。
零測試在多道程式環境下，程式的併發執行出現了許多新的特徵，程式這個靜態概念已經不能如實地反映程式活動的這些特徵，為此引入了描述併發程式執行時的特徵的概念----程序。
1、 程序的定義
a) 程序是程式在處理機上的一次執行過程；
b) 程序是可以和別的計算並行執行的計算；
c) 程序是程式在乙個資料集合上的執行過程，是系統程序資源分配和排程的乙個獨立單位；
d) 程序是乙個具有一定功能的程式關於某個資料集合的一次執行活動。
e) 程序是由程式段、資料段和乙個程序控制塊組成。
2、 程序的特徵
a) 動態性：程序是程式在處理機上的一次執行過程，因而是動態的；
b) 併發性：多個程序實體同時存在於記憶體中，在一段時間內併發執行；
c) 獨立性：程序是能獨立執行的基本單位，也是系統程序資源分配和排程的獨立單位；
d) 非同步性：系統中的各程序以獨立的、不可預知的速度向前推進；
e) 結構性：從結構上看，程序由程式段、資料段和乙個程序控制塊組成。
3、 程序與程式的區別
a) 程序是動態的，程式是靜態的：程序是程式的一次執行過程，程式是一組**的集合；
b) 程序是暫時的，程式是永久的：程序是乙個狀態變化的過程，程式可以長久儲存；
c) 程序與程式的組成不同：程序的組成包括程式、資料和程序控制塊；
d) 程序與程式是密切相關：通過多次執行，乙個程式可以對應多個程序，通過呼叫關係，乙個程序可以包括多個程式，是多對多的關係。
零測試為了刻畫程序的動態特徵，可以將程序的生命期劃分為一組狀態，用這些狀態來描述程序的活動過程。
1、 程序的狀態
a) 建立狀態：程序剛被建立尚未放入就緒佇列；
b) 執行狀態：程序獲得必要的資源並正在處理機上執行（處於執行狀態的程序數目不能大於處理機數目）；
c) 就緒狀態：程序已獲得除處理機外的所有資源，一旦獲得處理機就可以立即執行，又稱活動就緒扎un改天；
d) 阻塞狀態：程序因等待某事件的發生（io輸入輸出）而暫時無法執行下去，又稱活動阻塞狀態；
e) 掛起就緒：如果乙個程序原來處於執行狀態或活動就緒狀態，此時可因掛起命令而由原來狀態變為掛起就緒狀態，直到啟用命令才能把它重新變為活動就緒狀態
f) 掛起阻塞：如果乙個程序原來處於活動阻塞狀態，它可因掛起命令而變為掛起阻塞狀態，直到啟用命令才能把它重新變為活動阻塞狀態；
g) 終止狀態：程序已結束執行，釋放了除程序控制塊之外的其他資源，此時程序所處的狀態為終止狀態。處於終止狀態的程序不能再被排程執行，當系統收回其程序控制塊後，該程序將從系統中消失。
又稱為退出狀態。
2、 狀態的轉換
a) 就緒狀態->執行狀態：程序排程；
b) 執行狀態->活動就緒狀態：cpu時間片用完；
c) 執行狀態->活動阻塞狀態：等待時間（輸入輸出等操作）；
d) 活動阻塞狀態->活動就緒狀態：時間發生（輸入輸出等操作完成）；
e) 建立狀態->活動就緒狀態：建立之後接納該程序；
f) 執行狀態->終止狀態：完成了該程序；
g) 活動阻塞狀態->掛起阻塞狀態：掛起命令；
h) 掛起阻塞狀態->活動阻塞狀態：啟用命令；
i) 活動就緒狀態->掛起就緒狀態：掛起命令；
j) 掛起就緒狀態->活動就緒狀態：啟用命令；
k) 執行狀態->掛起就緒：掛起命令。
3、 程序控制塊
a) 程序控制塊的定義：
i. 程式和資料都是靜態的文字，無法反映程序執行過程的動態特徵，因此還需要乙個資料結構來描述程序的當前狀態、對資源的占用以及排程資訊等，這就是程序控制塊；
ii. 程序控制塊（process control block，pcb）是程序實體的一部分，為了描述程序並對程序進行有效的控制和管理，系統為每個程序設定了pcb，pcb是系統中程序存在的唯一標誌。
b) 程序控制塊的結構：
i. 程序識別符號：唯一標識程序的乙個識別符號或整數，由系統為程序分配；
ii. 程序當前狀態：說明程序當前的狀態，作為程序排程程式分配處理機的依據；
iii. 程序佇列指標：用於記錄pcb佇列中下乙個pcb的位址，系統中的pcb可以組織成多個佇列，如就緒佇列、阻塞佇列等；
iv. 程式和資料位址：指出程序的程式和資料在記憶體或外存中的存放位址；
v. 程序優先順序：反映程序獲得cpu的優先順序，優先順序高的程序可以優先獲得處理機；
vi. cpu現場保護區：當程序因某種原因釋放處理機時，cpu現場保護資訊被儲存在pcb的該區域中，以便在程序重新獲得處理機後能恢復執行；
vii. 通訊資訊：記錄程序在執行過程中與其他程序所發生的資訊交換情況；
viii. 家族關係：程序與子程序形成的程序家族樹；
ix. 資源清單：列出程序所需資源以及當前已分配的資源。
c) 程序控制塊的組織方式：為了方便程序的排程和管理，需要將各程序的pcb用適當的方法組織起來，目前常用的有如下：
i. 鏈結方式：是將同一狀態的pcb通過指標鏈結成乙個佇列，不同狀態對應多個不同的佇列，如就緒佇列、阻塞佇列等，在單cpu的系統中執行狀態的程序只有乙個；
ii. 索引方式：是將同一狀態的程序組織在乙個索引表中，索引表的表象指向響應的程序控制塊，不同狀態對應不同的索引表，如就緒索引表、阻塞索引表等。
零測試程序是系統中活動的實體，程序控制包括程序的建立、撤銷以及程序狀態的轉換。
1、 程序控制概述
a) 作業系統核心的定義：在現代作業系統設計中，，並使它們常駐記憶體，以提高作業系統的執行效率，這就是作業系統核心。
b) 程序控制的職責：是對系統中所有程序實施有效的管理，其功能包括程序建立、程序撤銷、程序阻塞與喚醒等。
c) 程序控制的原語：程序控制功能是通過執行各種原語實現的，原語是由若干條機器指令構成的一段程式，用以完成特定功能，這段程式在執行期間不可分割。
i. 程序建立原語：主要功能是建立乙個新程序；
ii. 程序撤銷原語：主要功能是撤銷乙個程序；
iii. 程序阻塞原語：主要功能是將程序由執行狀態轉變為阻塞狀態；
iv. 程序喚醒原語：主要功能是將程序由阻塞狀態轉變為就緒狀態；
v. 程序掛起原語：主要功能是將就緒、阻塞以及執行狀態的程序掛起；
vi. 程序啟用原語：主要功能是將掛起的程序啟用
d) 程序圖的定義：程序圖又稱為程序樹或程序家族樹，是描述程序家族關係的一顆有向樹。結點就代表程序，通過乙個結點可以生成多個結點，就是說乙個程序可以建立多個子程序或者子子程序，樹的根結點稱為程序家族的祖先。
e) 程序的執行狀態
i. 核心態：又稱管態、系統態，是作業系統管理程式執行時機器所處的狀態，這種狀態具有較高的特權，能執行一切指令，訪問所有的暫存器和儲存區。
ii. 使用者態：又稱目態、是使用者程式執行時機器所處的狀態，這種狀態具有較低的特權，只能執行規定的指令，訪問指定的暫存器和儲存區。
2、 程序建立原語
a) 引起程序建立的事件：
i. 排程新作業：作業一般儲存在磁帶或磁碟上，當作業排程程式選中某個作業時，便為該作業建立程序，分配必要的資源，然後將新建立的程序加入到就緒佇列中；
ii. 使用者登入：在互動式系統中，當使用者登入進入系統時，作業系統要建立新程序，負責接收並解釋使用者輸入的命令；
iii. 作業系統提供服務：當執行中的使用者程式向系統提出某種請求時，作業系統會建立程序來完成使用者程式所需要的服務功能；
iv. 應用請求：應用程式可以根據需要在本程序的基礎上，建立子程序使其與父程序併發執行，以完成特定的任務。
b) 建立程序的過程：
i. 向系統申請乙個空閒pcb（process control block，程序控制塊）；
ii. 為新程序分配資源；
iii. 初始化新程序的pcb；
作業系統程序分配
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