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进程是程序在执行过程中的一个实例。就像餐厅里的顾客一样,进程在系统中有不同的状态。三个基本状态包括:就绪态,进程已准备好运行,在就绪队列中等待CPU分配;运行态,进程正在CPU上执行指令;阻塞态,进程因等待I/O操作或其他事件而暂停执行。这些状态之间可以相互转换,形成了进程的生命周期。
三态模型是进程管理的核心概念。就绪态表示进程已经获得了除CPU之外的所有必要资源,正在就绪队列中等待操作系统的调度。运行态表示进程正在CPU上执行指令,在单处理器系统中,同一时刻只能有一个进程处于运行态。阻塞态表示进程因为等待某个事件的发生,如I/O操作完成,而暂时无法继续执行。这三个状态构成了进程生命周期的主要阶段。
进程状态之间的转换有明确的条件和规则。就绪态到运行态的转换发生在进程获得CPU调度时。运行态到就绪态的转换通常因为时间片用完或有更高优先级进程抢占CPU。运行态到阻塞态的转换发生在进程需要等待I/O操作或其他事件时。阻塞态到就绪态的转换在等待的事件完成后发生。需要特别注意的是,阻塞态不能直接转换到运行态,必须先转换到就绪态。
五态模型在三态基础上增加了创建态和终止态,形成更完整的进程生命周期。创建态表示进程正在被创建,系统为其分配进程控制块和必要资源,程序代码正在加载到内存中。终止态表示进程已经执行完毕,正在等待操作系统回收其占用的资源。五态模型更准确地反映了实际操作系统中进程管理的全过程,从进程的诞生到消亡都有明确的状态定义。
进程是操作系统中正在运行的程序实例。在执行过程中,进程会根据不同的情况在各种状态之间进行转换。理解进程状态转换是学习操作系统的重要基础。
基本的三态模型包括运行态、就绪态和阻塞态。运行态表示进程正在CPU上执行,同时只能有一个进程处于运行态。就绪态表示进程已准备好运行,只等待CPU分配。阻塞态表示进程在等待某个事件完成,如输入输出操作或信号量。
五态模型在三态模型基础上增加了新建态和结束态。新建态表示进程正在被创建,尚未进入就绪队列。结束态表示进程执行完毕,等待系统回收资源。五态模型更完整地描述了进程的整个生命周期,从创建到销毁的全过程。
让我们观察一个进程在不同状态间的转换过程。进程首先从新建态进入就绪态,然后被调度程序分配CPU进入运行态,接着可能因为等待输入输出而进入阻塞态,当事件完成后又回到就绪态,最终执行完毕进入结束态。
当系统内存不足时,操作系统引入挂起机制,将部分进程移到外存中。挂起状态分为就绪挂起和阻塞挂起两种。就绪挂起表示进程在外存中等待被调度到内存执行,阻塞挂起表示进程在外存中等待某个事件完成。通过挂起和激活操作,系统可以在内存和外存之间动态调整进程分布,提高内存利用率。七态模型包含了进程的所有可能状态,完整描述了现代操作系统的进程管理机制。