作業系統 第2章 程序管理 2.2 2.3
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2.2程序控制
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一、程序控制的基本過程：
1、1）程序的建立（一個程序建立另一程序的事件（原因））
使用者登入：分時情況下使用者的請求
作業排程：批處理中
提供服務：執行中的使用者程式提出功能請求，要建立服務程序（如列印服務）
應用請求：應用程式自己建立程序，完成特定功能的新程序。（木馬程式）
2）建立過程
(1) 申請空白PCB
(2) 為新程序分配資源
主要是記憶體資源的處理
(3) 初始化程序控制塊
識別符號（包括父程序的）、程式計數器指向程式入口地址，就緒態、優先順序等資訊的填寫。
(4) 將新程序插入就緒佇列
2、程序的終止（引起程序終止的事件）
正常結束、異常結束、外界干預
2）終止過程
對上述事件，OS呼叫核心終止原語，執行下列過程：
(1) 根據程序標示符，檢索出該程序PCB，讀其狀態。
*IF 執行態，立即終止該程序，置排程標誌為真，指示重新進行排程。
*IF 有子孫程序，亦應予以終止，以防成為不可控程序。
(2) 歸還全部資源至其父程序或系統。
(3) 將該程序PCB從所在佇列或連結串列中移出
3、程序的阻塞與喚醒
1）引起程序阻塞和喚醒的事件
請求系統服務的滿足情況
啟動某種需等待（I/O）操作
合作需要的新資料尚未到達
執行某功能的程序暫時無新工作可做(如傳送資料程序)
2）阻塞和喚醒過程
由程序呼叫阻塞原語阻塞自己，是主動行為：
（1）將PCB中的狀態改為阻塞
（2）該PCB加入到阻塞佇列中
（3）轉程序排程，將處理機分配給另一程序
（4）進行程序切換，即根據兩切換程序的PCB，保護與重新設定處理機狀態。
阻塞與喚醒原語作用相反，成對使用
阻塞程序等待的事件發生時，有關程序(如放棄該資源的程序)呼叫喚醒原語把等待該事件的程序喚醒。
（1）把阻塞程序從等待該事件的阻塞佇列中移出
（2）將其PCB中的現行狀態改為就緒
（3）將PCB插入到就緒佇列中。
4、程序的掛起和啟用（注意：程序只能掛起自己或其子孫程序。
）
掛起原語將指定程序或阻塞程序掛起。
（1）檢查被掛起程序的狀態，活動就緒則改為靜止就緒，活動阻塞則改為靜止阻塞
（2）將該PCB複製到記憶體（方便檢查）/外存（對換）指定區域
（3）*若掛起的程序是執行態，則需重新進行程序排程。
啟用原語的執行過程
若掛起程序在外存上，將其調入記憶體
檢查程序狀態，若處於靜止就緒，則改為活動就緒，若處於靜止阻塞，則改為活動阻塞
2、關於程序的親屬關係
系統中執行的程序並不都是孤立的，有的程序執行後，會呼叫其他程序來執行，這樣就組成了程序間的父子關係。
2.3程序同步
1.程序同步的基本概念
1）程序同步的主要任務：
使併發執行的諸程序之間能有效地共享資源和相互合作，從而使程式的執行具有可再現性。
2）臨界資源
一次僅允許一個程序使用的資源。
理解同步
互斥
同步：多個相互合作的程序，在一些關鍵點上可能需要互相等待或互相交換資訊，這種相互制約關係稱為程序同步關係。可理解為“有序”。
3）臨界區
每個程序中訪問臨界資源的那段程式碼叫臨界區。
為了正確同步，對臨界區的程式碼要增加控制
4）同步機制應遵循的規則
實現互斥的方法應符合如下每條原則
空閒讓進：資源使用最基本原則
忙則等待：保證互斥
有限等待：合適時被喚醒防止死等
讓權等待：能主動釋放CPU防止忙等
一種方法實現互斥
Repeat flag[i]=true; turn=j; While (flag[j] and turn=j) do no-op; 操作R的程式碼 flag[i]=false; …(其他操作) Until false
同步控制的關鍵
主要涉及”判斷”和”修改標誌”操作
不應被打斷（原語，OS核心態執行）
如何制定一種寫法，使標誌的使用適用於各種具體應用情況？
重點
作業系統通過PCB進行程序建立、終止、阻塞的過程如何；
如何理解程序同步的含義；
控制同步的關鍵在哪裡。