程序生命週期與狀態轉換
阿新 • • 發佈：2019-01-28
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程序在其生命週期內，由於系統中各程序之間的相互制約關係及系統的執行環境的變化，使得程序的狀態也在不斷地發生變化（一個程序會經歷若干種不同狀態）。通常程序有以下五種狀態，前三種是程序的基本狀態。
1) 執行狀態：程序正在處理機上執行。在單處理機環境下，每一時刻最多隻有一個程序處於執行狀態。
2) 就緒狀態：程序已處於準備執行的狀態，即程序獲得了除處理機之外的一切所需資源，一旦得到處理機即可執行。
3) 阻塞狀態，又稱等待狀態：程序正在等待某一事件而暫停執行，如等待某資源為可用（不包括處理機）或等待輸入/輸出完成。即使處理機空閒，該程序也不能執行。
4) 建立狀態：程序正在被建立，尚未轉到就緒狀態。建立程序通常需要多個步驟：首先申請一個空白的PCB，並向PCB中填寫一些控制和管理程序的資訊；然後由系統為該程序分配執行時所必需的資源；最後把該程序轉入到就緒狀態。
5) 結束狀態：程序正從系統中消失，這可能是程序正常結束或其他原因中斷退出執行。當程序需要結束執行時，系統首先必須置該程序為結束狀態，然後再進一步處理資源釋放和回收等工作。
注意區別就緒狀態和等待狀態：就緒狀態是指程序僅缺少處理機，只要獲得處理機資源就立即執行；而等待狀態是指程序需要其他資源（除了處理機）或等待某一事件。之所以把處理機和其他資源劃分開，是因為在分時系統的時間片輪轉機制中，每個程序分到的時間片是若干毫秒。也就是說，程序得到處理機的時間很短且非常頻繁，程序在執行過程中實際上是頻繁地轉換到就緒狀態的；而其他資源（如外設）的使用和分配或者某一事件的發生（如I/O操作的完成）對應的時間相對來說很長，程序轉換到等待狀態的次數也相對較少。這樣來看，就緒狀態和等待狀態是程序生命週期中兩個完全不同的狀態，很顯然需要加以區分。
圖2-1說明了五種程序狀態的轉換，而三種基本狀態之間的轉換如下：(注意：阻塞到執行的箭頭反了)
圖2-1 五種程序狀態的轉換
就緒狀態 -> 執行狀態：處於就緒狀態的程序被排程後，獲得處理機資源（分派處理機時間片），於是程序由就緒狀態轉換為執行狀態。
執行狀態 -> 就緒狀態：處於執行狀態的程序在時間片用完後，不得不讓出處理機，從而程序由執行狀態轉換為就緒狀態。此外，在可剝奪的作業系統中，當有更高優先順序的程序就 、 緒時，排程程度將正執行的程序轉換為就緒狀態，讓更高優先順序的程序執行。
執行狀態 -> 阻塞狀態：當程序請求某一資源（如外設）的使用和分配或等待某一事件的發生（如I/O操作的完成）時，它就從執行狀態轉換為阻塞狀態。程序以系統呼叫的形式請求作業系統提供服務，這是一種特殊的、由執行使用者態程式呼叫作業系統核心過程的形式。
阻塞狀態 -> 就緒狀態：當程序等待的事件到來時，如I/O操作結束或中斷結束時，中斷處理程式必須把相應程序的狀態由阻塞狀態轉換為就緒狀態。