进程是指正在执行中的程序,是操作系统管理系统资源的基本单位。在操作系统中,进程可以处于不同的状态,这些状态反映了进程当前的状态和操作系统对该进程的管理状态。本文将从多个角度分析进程的基本状态。
1.进程的基本状态
在操作系统中,进程通常有五种基本状态:
(1)新建状态
新建状态表示操作系统已经创建了一个新进程,但还没有开始执行。此时进程不占用CPU时间片,只有在调度程序的分配下才能开始执行。
(2)就绪状态
就绪状态表示进程已经准备好运行,但由于CPU已经被其他进程占用,因此此时进程并未执行。处于就绪状态的进程会在调度程序的调度下获得CPU时间片并执行。
(3)运行状态
运行状态表示进程正在使用CPU时间片执行。处于运行状态的进程通常会占用CPU,直到自己运行完毕或被中断。
(4)阻塞状态
阻塞状态表示进程正在等待某些事件的发生,例如等待磁盘I/O操作完成、等待用户输入等。处于阻塞状态的进程不占用CPU时间片,只有当等待的事件发生时才能转换到就绪状态。
(5)终止状态
终止状态表示进程已经完成了运行任务或出现了错误等原因。此时操作系统会回收该进程占用的资源,释放给其他进程使用。
2.进程状态转换
在操作系统中,进程的状态不是一成不变的,进程可以根据不同的情况自动或手动调用某个函数来改变进程状态,这种状态的变化称为进程状态转换。
(1)新建状态到就绪状态:用create(建立)调用创建一个新的进程,并将其存放在就绪队列里面等待被调度。
(2)就绪状态到运行状态:调度程序将就绪队列中的进程按照一定的算法分配时间片,将其转化为运行状态。
(3)运行状态到就绪状态:如果操作系统的时钟中断发生,并且当前进程的时间片已经用完,则调度程序将该进程转化为就绪状态,同时把该进程加入到就绪队列的队尾。
(4)运行状态到阻塞状态:如果进程需要执行一些需要等待的任务,例如等待磁盘I/O操作完成,则调度程序会将该进程转化为阻塞状态。
(5)阻塞状态到就绪状态:当进程等待的任务结束时,操作系统会将该进程重新放入就绪队列,并设置为就绪状态。
(6)运行状态到终止状态:当进程运行完毕或由于错误被终止时,则调度程序会将该进程置为终止状态,并释放其占用的资源。
3.进程调度算法
在不同的操作系统中,进程调度算法也会有所不同,这些算法的目的是将有限的CPU资源分配给不同的进程,同时保证系统的性能和效率。
(1)先来先服务(FCFS):按照进程到来的先后顺序进行调度,即执行时间短的进程先执行。
(2)最短作业时间优先(SJF):按照进程的执行时间长度进行调度,即执行时间短的进程先执行。
(3)时间片轮转(RR):使用队列的方式将进程进行排队,每个进程拥有固定的时间片长度,在时间片到期时,调度程序将进程从运行状态转换到就绪状态,其他进程按照队列的方式逐个执行。
(4)多级反馈队列(MFQ):将进程按照优先级分为多个队列,不同的队列分别分配不同的时间片长度,而且每次进程被阻塞时,它的优先级会降低一级,这样时间长的进程也不会被饿死。
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