操作系统 - 进程

进程

进程基本上是正在执行的程序。进程的执行必须以顺序方式进行。

进程被定义为表示系统中要实现的基本工作单元的实体。

简单来说，我们用文本文件编写计算机程序，当我们执行这个程序时，它就变成了一个进程，执行程序中提到的所有任务。

当程序加载到内存中并成为一个进程时，它可以分为四个部分——栈、堆、文本和数据。下图显示了主内存中进程的简化布局：

序号	组成部分及描述
1	栈进程栈包含临时数据，例如方法/函数参数、返回地址和局部变量。
2	堆这是在进程运行时动态分配给进程的内存。
3	文本段这包括由程序计数器的值和处理器的寄存器内容表示的当前活动。
4	数据段此部分包含全局变量和静态变量。

程序是一段代码，可以是一行或数百万行。计算机程序通常由计算机程序员使用编程语言编写。例如，这是一个用 C 编程语言编写的简单程序：

#include <stdio.h>

int main() {
   printf("Hello, World! \n");
   return 0;
}

计算机程序是由一系列指令组成的，当计算机执行这些指令时，它将执行特定任务。当我们将程序与进程进行比较时，我们可以得出结论：进程是计算机程序的动态实例。

执行特定任务的计算机程序的一部分称为算法。计算机程序、库和相关数据的集合称为软件。

当进程执行时，它会经过不同的状态。这些阶段在不同的操作系统中可能有所不同，这些状态的名称也不是标准化的。

一般来说，进程一次只能处于以下五种状态之一。

序号	状态及描述
1	启动这是第一次启动/创建进程时的初始状态。
2	就绪进程正在等待分配给处理器。就绪进程正在等待操作系统为其分配处理器，以便它们可以运行。进程可能在启动状态之后进入此状态，或者在运行时被调度程序中断以将 CPU 分配给其他进程。
3	运行一旦进程被操作系统调度程序分配给处理器，进程状态将设置为运行，处理器将执行其指令。
4	等待如果进程需要等待资源（例如等待用户输入或等待文件可用），则进程将进入等待状态。
5	终止或退出一旦进程完成执行，或者被操作系统终止，它就会移动到终止状态，在那里它等待从主内存中删除。

进程控制块是操作系统为每个进程维护的数据结构。PCB 由一个整数进程 ID (PID) 标识。PCB 保留了跟踪进程所需的所有信息，如下表所示：

序号	信息及描述
1	进程状态进程的当前状态，即它是否就绪、运行、等待或其他状态。
2	进程权限这是允许/不允许访问系统资源所必需的。
3	进程 ID 操作系统中每个进程的唯一标识。
4	指针指向父进程的指针。
5	程序计数器程序计数器是指向此进程要执行的下一条指令的地址的指针。
6	CPU寄存器进程需要存储在运行状态以执行的各种 CPU 寄存器。
7	CPU调度信息进程优先级和其他调度信息，这些信息是调度进程所必需的。
8	内存管理信息这包括页表、内存限制、段表（取决于操作系统使用的内存）的信息。
9	计费信息这包括进程执行使用的 CPU 量、时间限制、执行 ID 等。
10	I/O 状态信息这包括分配给进程的 I/O 设备列表。

PCB 的架构完全取决于操作系统，并且可能在不同的操作系统中包含不同的信息。这是一个简化的 PCB 图：

在进程的整个生命周期中，都会为该进程维护 PCB，并且一旦进程终止，就会删除 PCB。

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序号	状态及描述
1	启动这是第一次启动/创建进程时的初始状态。
2	就绪进程正在等待分配给处理器。就绪进程正在等待操作系统为其分配处理器，以便它们可以运行。进程可能在启动状态之后进入此状态，或者在运行时被调度程序中断以将 CPU 分配给其他进程。
3	运行一旦进程被操作系统调度程序分配给处理器，进程状态将设置为运行，处理器将执行其指令。
4	等待如果进程需要等待资源（例如等待用户输入或等待文件可用），则进程将进入等待状态。
5	终止或退出一旦进程完成执行，或者被操作系统终止，它就会移动到终止状态，在那里它等待从主内存中删除。