操作系统之进程

Posted 2022-12-03 跋扈洋

操作系统之进程

• 引言
• 概念
• • 什么是进程？
  • 进程包括什么？
  • 进程和程序的区别
  • 进程状态
  • 进程控制块
• 后续

引言

进程是大多数系统的工作单元，可以将进程看作执行的程序。虽然在传统操作系统中进程包括线程，但其实在一些RTOS中，线程、任务和进程的概念都很模糊，可以说进程≈线程＝任务。但无论是在常规操作系统还是实时操作系统中，进程或者说线程和任务都是最重要的概念之一。

概念

什么是进程？

进程是现代分时操作系统的工作单元，在讨论操作系统时，如何称呼所有CPU活动是一个非常重要的问题。批处理系统执行作业，而分时系统使用用户程序或任务。即使是单用户系统，用户也能同时运行多个程序，即便用户一次只能执行一个程序，操作系统也需要支持本身的内部活动，所有这些活动在许多方面都相似，因此称为进程。
这里再强调一下，进程、作业、任务和线程在很多方面是由相似之处的，甚至概念相同，在开发和使用中一定要灵活使用，不要拘泥于名字。
进程是执行中的程序，进程的执行必须以顺序方式进行。另一个说法时，一个程序在一个数据集上的一次运行。

进程包括什么？

进程包括：

• 代码（或者称文本段、代码段）
• 当前活动：

1. 程序计数器（PC）：指向当前要执行的指令（地址）
2. 堆栈（Stack）：存放函数参数、临时变量等临时数据
3. 数据（Data）：全局变量，处理的文件
4. 堆（Heap）:动态内存分配

进程和程序的区别

1. 进程是程序的一个实例，是程序的一次执行。
2. 一个程序可对应一个或多个进程
3. 一个进程可对应一个或多个程序
4. 程序是进程的代码部分
5. 进程是活动实体，程序静止（被动）实体
6. 进程在内存，程序在外存
7. 程序是静态的，就是个存放在磁盘里的可执行文件，就是一系列的指令集合。进程是动态的，是程序的一次执行过程（同一程序多次执行会对应多个进程）
8. 当一个可执行文件被加载到内存时，这个程序就成为进程。
9. 虽然两个进程可以与同一程序相关联，但是当作两个单独的执行序列。
10. 进程本身也可做为一个环境，用于执行其他代码。

进程状态

进程在执行时会改变状态，进程状态，部分取决于进程的当前活动，每个进程可能处于以下状态：

1. 新建：在创建进程
2. 运行：指令在执行
3. 等待：进程等待某些事件发生
4. 就绪：进程等待分配处理器
5. 终止：进程执行完毕
   

进程控制块

操作系统内的每个进程表示，采用进程控制块（PCB），也称为任务控制块。
PCB包含同进程有关的信息，包括：

1. 进程状态：状态可以包括新的、就绪、等待、运行、等待等
2. 程序计数器：计数器表示进程将要执行的下个指令的地址
3. CPU寄存器：根据计算机体系结构的不同，寄存器的类型和数量也会不同。
4. CPU调度信息：这类信息包括进程优先级、调度队列的指针和其他调度参数。
5. 内存管理信息：根据操作系统使用的内存系统，这类信息可以包括基地址和界限寄存器的值、页表或段表。
6. 记账信息：这类信息包括CPU时间、实际使用时间、时间期限、记账数据、作业和进程数量等
7. I/O状态信息：这类信息包括分配给进程的I/O设备列表、打开文件列表等

PCB简单地作为这些信息地仓库，这些信息随着进程地不同而不同。

后续

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