操作系统 · 进程三态转换与前趋图

原文给了四条合法转换，我按它的编号念，你把「触发条件」记住，因为题目常给条件反问状态。第一条，运行态到等待态。三种触发：一个进程运行中启动了外围设备，它就变成等待外围设备传输信息的状态；进程在运行中申请资源，主存储空间及外围设备得不到满足时，变成等待资源状态；进程在运行中出现了故障，比如程序出错或主存储器读写错误，变成等待干预状态。

第二条，等待态到就绪态，也是三种，跟上面一一对应：外围设备工作结束后，等待外围设备传输信息的进程结束等待；等待的资源能得到满足时，也就是另一个进程归还了资源，等待资源者就结束等待；故障排除后让等待干预的进程结束等待。然后是最要命的一句总结——任何一个结束等待的进程必须先变成就绪状态，待分配到处理器后才能运行。

就是这个原因，而且这句是唯一的依据，记牢。第三条，运行态到就绪态，两种触发：进程用完了一个使用处理器的时间片，强迫该进程暂时让出处理器；当有更优先权的进程要运行时，也迫使正在运行的进程让出处理器。第四条，就绪态到运行态：等待分配处理器的进程，系统按一种选定的策略从处于就绪状态的进程中选择一个，让它占用处理器，那个被选中的进程就变成了运行态。

对，现在把不存在的通路点掉，第二道题就是考这个。原文：进程的状态可以动态地相互转换，但阻塞状态的进程不能直接进入执行状态，就绪状态的进程不能直接进入阻塞状态。所以四选一那道题，选项 A 运行态到等待态、B 等待态到就绪态、C 就绪态到运行态，全是原文列出的合法转换；只有 D「阻塞态到运行态」是不可能直接发生的，选 D。

因为阻塞是「运行中」提出请求才产生的——启动设备、申请资源、出故障，这些动作都得先占着 CPU 才能做。就绪态的进程根本没在跑，它没机会去请求任何东西，自然不会阻塞。这套推理你懂了，就不用死记两条禁止转换。再补最后一句约束：在任何时刻，任何进程都处于且只能处于这其中一种状态——「且只能处于一种」，判断题会说成「可以同时处于就绪和阻塞」，错。

先给你定位：原文说在不少系统中进程只有三种状态，但在另一些系统中又增加了一些新状态，其中最重要的是挂起状态。所以挂起不属于「三种基本状态」，这就是为什么第一题里挂起是干扰项。这里先记住它最硬的一个属性：被挂起的进程原来若处于就绪状态，此时称为挂起就绪；原来处于阻塞状态，则称为挂起阻塞，不论哪种状态，该进程都是不可能被调度而执行的。挂起的五个原因和三条属性放在第 2 集细讲。

对，本集最后一个考点，也是必考的一道。定义先立住：前趋图是一个由结点和有向边构成的有向无循环图，通常用于表现事务之间先后顺序的制约关系。图中的每个结点可以表示一个语句、一个程序段或是一个进程，结点间的有向边表示两个结点之间存在的前趋关系。

考，问「前趋图是什么图」，答有向无循环图，选项里会塞「有向有环图」「无向图」来骗你。而且结点粒度那句也是考点——结点可以是语句、程序段或进程，三种都行，不是只能表示进程。

我念给你听。在计算机中经常采用流水线方式执行指令，每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步：取指操作记作 A i，分析操作记作 B i，执行操作记作 C i，i 取 1、2、3，代表三个任务。图里的关系是这样的——A1 没有前趋结点，称为开始结点，它不受任何制约，可以直接执行；B1 与 A2 只能在 A1 执行完成之后才能开始；而 B2 必须在 B1 与 A2 都完成之后才能开始；C3 没有后继结点，称为终止结点。

会。现在到关键分类：在前趋图中，执行先后顺序的制约关系可分为两种，直接制约和间接制约。直接制约通常是指一个操作中多个步骤之间的制约关系，也可以说是「同步的进程之间的制约关系」。原文的例子——A1、B1、C1 是一条指令的取指、分析、执行的三个步骤，所以它们之间的关系是直接制约。

对，间接制约通常是指多个操作之间相同步骤的制约关系，也可以说是「互斥的进程之间的制约关系」。原文的例子是 A1、A2、A3 之间存在间接制约——三个不同任务的同一个步骤「取指」，都要抢同一套取指部件，是互斥关系。所以第 14 题问「同一指令的取指、分析、执行三个步骤之间的制约关系属于哪种」，答案是直接制约。

有，两组配对背下来：一个操作内部的不同步骤，是直接制约，对应同步；多个操作之间的相同步骤，是间接制约，对应互斥。再压缩成六个字——「纵向同步、横向互斥」：同一条指令从取指到执行是纵着走，直接制约；不同指令都来取指是横着排，间接制约。那道题四个选项里，「互斥制约」和「并行制约」这两个词原文根本没有，是编出来的假名词，先划掉，剩下直接和间接你再用这句话判。

有，收尾这句也考：前趋图的应用广泛，在项目开发中可用前趋图来分析哪些活动可以并行完成，同时项目管理工具 Pert 图、单代号和双代号网络图等都融入了前趋图的思想。所以看到「Pert 图源自哪个概念」，答前趋图，这是操作系统和项目管理两章的联结点。

把本集必背过一遍。操作系统是核心系统软件，对用户的接口是命令、菜单、窗口，对应用程序的接口是 API；资源管理五项是处理器、存储器、文件、设备、作业；最基本三类是批处理、分时、实时，按功能划分再加网络、分布式、嵌入式、微内核。进程是独立运行和分配资源的基本单位。三态：就绪是已分配除 CPU 外所有必要资源、只要获得处理机便能立即执行；执行是已获得处理机且单处理机下只能有一个；阻塞又叫等待或睡眠。合法转换四条，不可能的两条是阻塞态直接到运行态、就绪态直接到阻塞态。前趋图是有向无循环图，一个操作内部的步骤间是直接制约对应同步，多个操作间的相同步骤是间接制约对应互斥。

下一集接着往下走：挂起状态的五个原因和三条属性，然后是进程互斥与同步、临界资源和临界区、四条协调准则，重头戏是 P 操作和 V 操作——信号量的正负各代表什么、生产者消费者的两个信号量初值为什么是 1 和 0，我会把代码一行一行念给你，最后收在死锁的四个必要条件和银行家算法上。那一集是本章最能拉分的地方。