1.进程的基本概念
（1）程序顺序执行时的特征：顺序性
封闭性：程序一旦开始执行，其计算结果不受外界因素影响
可再现性：程序执行只要初始条件一样，不论如何停顿，重复多少次结果都一样
（2）程序并发执行时的特征：间断性
失去封闭性：运行程序受其他程序影响
结果不可再现性
并非所有程序都能并发执行，只有不存在前趋关系的程序之间才有可能并发执行
2.进程的描述
（1）程序：程序段+数据段
进程实体（进程映像）：程序段+数据段+PCB（Process Control Block，进程控制块）
PCB（Process Control Block，进程控制块）：存放进程的管理和控制信息的数据结构
分析OS调度某进程的过程
1）查该进程的PCB，获取其状态、优先级；
2）根据PCB保存的处理机状态信息，恢复现场；
3）根据PCB中程序和数据的内存始址，找到其程序和数据；
4）执行中的同步信号等也要查阅PCB，暂停时进程执行的处理机环境保存回PCB
（2）进程的定义：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程的根本——PCB，PCB 是进程存在的唯一标志
（3）进程的特征：动态性（进程最基本的特征）
并发性（有PCB的程序才能并发）
独立性
异步性
（4）进程的基本状态
（1)就绪状态(Ready)
进程获得除CPU之外的所有必需资源，一旦得到CPU控制权，可立即运行。
就绪态的进程可有多个，排列成一个队列，称为就绪队列。
(2)运行状态(Running)
进程已获得所有运行必需的资源，正在处理机上执行。单处理机系统，执行态的进程只有一个。
(3)阻塞状态(Blocked)
正在执行的进程由于发生某事件（请求I/O、申请缓冲、时间片到）而暂时无法执行时，便放弃CPU后暂停
阻塞态的进程可有多个，排列成一个队列，称为阻塞队列。根据阻塞原因不同，会设置多个阻塞队列。
（5）挂起操作
不少系统除上述三种状态，还有其他一些细节状态：挂起、新建、终止状态等。
挂起状态：就绪的、但不会被调度执行
（6）进程控制块中的信息
1）进程标识符：用于唯一的标识一个进程
2）处理机状态
3）进程调度信息
4）进程控制信息
（7）PCB信息的存放
采用的数据结构：PCB结构体，PCB链表或队列
（8）PCB的组织方式
1）线性方式
2）链接方式
同一状态的PCB，依靠链接指针链接成队列。就绪队列；若干个阻塞队列；空白队列（PCB区的空PCB块）
3）索引方式
同状态的PCB同样集中记录，但以索引表的方式记录PCB的地址。用专门的单元记录各索引表的首地址。
管理系统所有PCB时，系统的几个关键指针有：执行指针、就绪指针、阻塞指针、空闲指针
3.进程控制与同步
（1）进程控制的基本过程
进程的创建：
(1) 申请空白PCB
(2) 为新进程分配资源：主要是内存资源的处理
(3) 初始化进程控制块：标识符（包括父进程的）、程序计数器指向程序入口地址，就绪态、优先级等信息的填写。
(4) 将新进程插入就绪队列
原语是由若干指令构成的原子操作过程，作为整体实现功能，不可被打断。
进程的终止：
引起进程中终止的事件：正常结束、异常结束、外界干预
终止过程：
1) 根据进程标示符，检索出该进程PCB，读其状态。
2) 归还全部资源至其父进程或系统。
3) 将该进程PCB从所在队列或链表中移出。
进程的阻塞与唤醒：
由进程调用阻塞原语阻塞自己，是主动行为：
（1）将PCB中的状态改为阻塞
（2）该PCB加入到阻塞队列中
（3）转进程调度，将处理机分配给另一进程
（4）进行进程切换，即根据两切换进程的PCB，保护与重新设置处理机状态。
进程的挂起与激活：
挂起原语将指定进程或阻塞进程挂起。
（1）检查被挂起进程的状态，活动就绪则改为静止就绪，活动阻塞则改为静止阻塞
（2）将该PCB复制到内存（方便检查）/外存（对换）指定区域
（3）若挂起的进程是执行态，则需重新进行进程调度。
进程只能挂起自己或其子孙进程。
（2）进程同步
控制同步的关键：不被打断的进行标志值的判断和修改
1）进程同步的主要任务：
使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从而使程序的执行具有可再现性。
2）临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源。
3）互斥：在操作系统中，当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待，直到占用临界资源的进程退
出临界区，我们称进程之间的这种相互制约关系为“互斥”。
同步：多个相互合作的进程，在一些关键点上可能需要互相等待或互相交换信息，这种相互制约关系称为进程同步
关系。可理解为“有序”。
4）临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码叫临界区。
5）同步机制应遵循的规则
空闲让进：资源使用最基本原则
忙则等待：保证互斥
有限等待：合适时被唤醒防止死等
让权等待：能主动释放CPU防止忙等
4.信号量机制
（1）整形信号量 （符合有限等待原则，但不符合让权等待原则）
P操作 wait(S):
While S<=0 do no-op;
S:=S-1;
V操作 signal(S):
S:=S+1;
（2）记录型信号量
定义信号量semaphore代表可用资源实体的数量。
P操作wait():
S.value = S.value - 1;
if S.value < 0 then block(S,L) //当≥0，代表可供并发进程使用的资源实体数
V操作signal()：
S.value = S.value + 1;
if S.value <= 0 then wakeup(S,L) //将进程唤醒，由阻塞态改为就绪态 .当<0，表示正在等待使用该资源的进程数。
(3)信号量的基本应用
实现互斥：
1）互斥信号量mutex初值为1；
2）每个进程中将临界区代码置于P(mutex)和V(mutex)原语之间
3）必须成对使用P和V原语（在同一进程中），不能次序错误、重复或遗漏
实现有序：
并发执行的进程P1和P2中，分别有代码C1和C2，要求C1要在C2开始前完成。
P1 ： C1 ；signal(S)；
P2 ： wait(S)；C2 ；
同步信号量成对出现在不同进程中
（4）and型信号量
Swait(S1, S2, …, Sn)
if （S1 >=1 and … and Sn>=1 ）then
for i:=1 to n do
Si:= Si -1 ;
endfor
else
将进程阻塞在第一个不能满足资源信号量的队列中。
endif
Ssignal(S1, S2, …, Sn)
for i:=1 to n do
Si:= Si +1 ;
唤醒所以与si相关的阻塞进程
endfor
（5）信号量集
Swait(S1, t1, d1, …, Sn, tn, dn)
S 为信号量（现有值）；t 为下限值（现有不能少于该条件）；d 为需求值；
Ssignal(S1, d1, …, Sn, dn)
只有一个信号量S的几种特殊情况：
Swait(S, d, d)，，允许每次申请d个资源，若现有资源数少于d，不予分配。
Swait(S, 1, 1)，蜕化为一般的记录型信号量，一次申请一个，至多分配一个(S>1时可计数，或S=1时可控制互斥)。
Swait(S, 1, 0)，当S>=1时，允许多个进程进入某特定区，当S变为0后，阻止任何进程进入特定区，相当于可控开关。并不
对S资源的数量产生影响。