程序控制的基本過程：1）程序的建立 2）程序的終止 3）程序的阻塞與喚醒 4）程序的掛起與啟用

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

• 可用 “程序圖”描述一個程序的家族關係，該圖實際就是一種有向樹
• 程序間的父子關係關係著資源的繼承。建立和撤銷程序時，其父、子程序要相應的被影響

程序的建立過程：（ 過程不能被打斷 ）

• 申請空白PCB
• 為新程序分配資源
  - 主要是記憶體資源的處理
• 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。
• 將新程序插入就緒佇列

原語是由若干指令構成的原子操作過程，作為整體實現功能，不可被打斷

• OS通過呼叫程序建立原語Creat()建立新程序
• 其他各控制工作也都是由OS核心以“原語”的方式實現，以保證不被打斷

程序的終止：

• 引起終止的事件
  • 正常結束
  • 異常結束
    - 記憶體越界錯誤
    - 保護錯（許可權錯，如修改只讀檔案等）
    - 非法指令（不存在的指令，程式異常轉向而把資料當指令）
    - 特權指令錯（使用者態程式試圖執行只有OS可執行的指令）
    - 執行超時、運算錯、i/o故障等
  • 外界干預
    - 操作員或作業系統干預（死鎖時，可人為結束）
    - 父程序請求終止子程序
    - 父程序終止，子孫程序也跟著終止
• 終止過程：（對上述事件，OS呼叫核心終止原語，執行下列過程）
  - 根據程序標示符，檢索出該程序PCB，讀其狀態
  - 歸還全部資源至其父程序或系統
  - 將該程序PCB從所在佇列或連結串列中移出

程序的阻塞與喚醒：（ 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)

阻塞與喚醒的過程：

• 由程序呼叫阻塞原語阻塞自己，是主動行為
  - 將PCB中的狀態改為阻塞
  - 該PCB加入到阻塞佇列中
  - 轉程序排程，將處理機分配給另一程序
  - 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）
  - 把阻塞程序從等待該事件的阻塞佇列中移出
  - 將其PCB中的現行狀態改為就緒
  - 將PCB插入到就緒佇列中

程序的掛起與啟用：（ 掛起原語將指定程序或阻塞程序掛起 ）

• 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
• 將該PCB複製到記憶體（方便檢查）/外存（對換）指定區域
• 若掛起的程序是執行態，則需重新進行程序排程
  • 注意：程序只能掛起自己或其子孫程序

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

2.3 程序同步:

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

臨界資源：一次僅允許一個程序使用的資源

互斥：在作業系統中，當一個程序進入臨界區使用臨界資源時，另一個程序必須等待，直到佔用臨界資源的程序退出臨界區，我們稱程序之間的這種相互制約關係為“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”

臨界區：每個程序中訪問臨界資源的 那段程式碼 叫臨界區

同步機制遵循的規則：

• 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

同步控制的關鍵：不應被打斷（原語，OS核心態執行），不被打斷的進行標誌值的判斷和修改

硬體同步機制：（ 進入臨界區往往跟其標誌有關，可將標誌看做一個鎖，“鎖開”進入並關鎖，“鎖關”必須等待，初始時鎖是開啟的 ）

• 關中斷：（ 進入鎖測試前關閉中斷，直到完成鎖測試並上鎖後才能開啟中斷。程序在臨界區執行期間，系統不響應中斷，從而不引發排程 ）
  - 濫用風險
  - 關中斷時間過長會影響效率，限制CPU交叉執行能力
  - 不適用於多CPU系統
• Test-and-Set 指令
• Swap 指令