进程控制

进程控制是操作系统的核心功能之一，它负责对进程的生命周期进行管理和控制，包括进程的创建、撤销、阻塞、唤醒、挂起、激活以及进程的调度等操作。以下是对进程控制相关内容的详细介绍：

进程创建

• 步骤
  • 申请空白PCB：操作系统从PCB集合中选取一个空白的PCB，并为其分配唯一的进程标识符（PID）。
  • 为新进程分配资源：根据进程的需求，为其分配内存空间、打开文件、分配I/O设备等资源。
  • 初始化PCB：将进程的初始状态设置为就绪状态，填写PCB中的各项信息，如进程优先级、程序计数器、CPU寄存器状态等。
  • 将新进程插入就绪队列：将初始化后的PCB插入到就绪队列中，等待操作系统的调度。

进程撤销

• 步骤
  • 根据PID找到对应的PCB：操作系统通过进程标识符（PID）在PCB集合中查找要撤销的进程的PCB。
  • 回收进程占用的资源：释放进程所占用的内存空间、关闭文件、归还I/O设备等资源。
  • 将进程从所在队列中移除：如果进程处于就绪队列、阻塞队列或其他队列中，将其从相应队列中删除。
  • 释放PCB：释放PCB所占用的内存空间，标志着该进程在系统中不再存在。

进程阻塞与唤醒

• 阻塞
  • 原因：当进程需要等待某个事件发生，如等待I/O操作完成、等待信号量释放、等待其他进程的消息等，就会主动调用阻塞原语将自己阻塞。
  • 操作：操作系统将进程的状态从就绪或运行状态改为阻塞状态，并将其PCB插入到相应的阻塞队列中。同时，保存进程当前的处理机状态信息，以便在事件发生后能够恢复执行。
• 唤醒
  • 原因：当进程所等待的事件发生时，由相关的事件处理程序调用唤醒原语来唤醒阻塞的进程。
  • 操作：操作系统从相应的阻塞队列中找到该进程的PCB，将其状态改为就绪状态，并将PCB插入到就绪队列中，等待调度执行。同时，恢复进程之前保存的处理机状态信息。

进程挂起与激活

• 挂起
  • 原因：当系统资源紧张或需要对进程进行特殊管理时，操作系统可能会将某些进程挂起，以减少内存占用或便于系统调度。
  • 操作：将进程的状态从当前状态改为挂起状态，并将其PCB从原来的队列（就绪队列或阻塞队列）中移除，放入挂起队列。进程被挂起后，它所占用的部分资源可能会被暂时回收或标记为可被其他进程使用。
• 激活
  • 原因：当系统资源满足进程的需求或进程的挂起条件解除时，需要将挂起的进程激活，使其能够继续执行。
  • 操作：将进程的PCB从挂起队列中取出，恢复其原来的状态（就绪或阻塞），并将其重新插入到相应的队列中。如果进程原来处于就绪状态，那么激活后就可以再次参与调度；如果原来处于阻塞状态，则需要等待相关事件发生才能变为就绪状态。

进程调度

• 定义：根据一定的调度算法，从就绪队列中选择一个进程，将处理机分配给它，使其能够占用处理机运行。
• 调度算法：常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度算法、时间片轮转调度算法等。不同的调度算法具有不同的特点和适用场景，例如FCFS算法简单公平，但可能导致长作业等待时间过长；SJF算法可以提高系统的吞吐量，但难以准确预测作业的运行时间；优先级调度算法能够优先处理重要或紧急的进程，但可能导致低优先级进程饥饿；时间片轮转调度算法能保证每个进程都有机会及时执行，适用于交互式系统。

进程控制通过这些操作，有效地管理了进程的生命周期，使得多个进程能够在操作系统的控制下有序地运行，提高了系统资源的利用率和系统的整体性能。