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进程的基本概念（操作系统）
目录
一、程序的顺序执行及其特征
顺序执行包含两层含义：
在单道批处理系统中，对于多个用户程序来说，所有程序是依次执行的。(外部顺序性)
对于一个程序来说， 在若干个程序段之间，必须按照某种先后次序顺序执行； 对同一个程序段中的多条指令， 也是按某种顺序执行的。 ( 内部顺序性 )程序的顺序执行主要是指第一种，即各个程序依次执行。
程序顺序执行的特征
（1）顺序性： 处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行，即每一操作必须在下一操作开始之前结束（或者说下一操作必须在当前操作结束后才能开始）。
（2）封闭性：程序是在封闭的环境下执行的。即
程序运行时独占全机资源，资源的状态（除初始态外）只有本程序才能改变它。程序一旦开始执行 , 其执行结果不受外界影响。（ 3）可再现性： 只要程序执行时的环境和初始条件相同，当程序重复执行时，都将获得相同的结果。二、程序的并发执行及其特征
程序的并发执行包括两层含义：
对于一个程序来说，它的所有指令是按序执行的。（ 内部顺序性 ）对于多个执行中的程序 ( 进程 ) 来说， 所有进程是交叉执行的。 ( 外部并发性 )1）间断性:程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一任务而相互合作，致使这些并发执行的程序之间形成了相互制约的关系。（互斥关系、同步关系）
2）失去封闭性：程序在并发执行时，由于多个程序共享系统资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。——某程序的执行时，会受到其他程序的影响。
3）不可再现性——与时间有关的错误 程序在并发执行时，由于失去了封闭性，也将导致其失去可再现性。（如果我们换个时间认识，那可能结果会不同）
三、进程的特征与状态
1、进程的定义和特征
进程是程序在一个数据集上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 (传统OS中对进程的定义)
进程的特征：
1）结构特征：程序段、相关的数据段、PCB三部分构成了进程实体。
2）动态性：进程的实质是进程实体的一次执行过程，故动态性是进程的最基本特征。
3）并发性：这是指多个进程实体同存于内存中，且能在一段时间内同时运行。
4）独立性 ：在传统的OS中，独立性是指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。
5）异步性 ：是指进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进，或说进程实体按异步方式运行。
2、进程的三种基本状态
1）就绪（Ready）状态：当进程已分配到除CPU以外的所有资源后，只要再获得CPU，便可立即执行，进程这时的状态称为就绪状态。
2）执行（Running）状态:进程已获得CPU，其程序正在执行。
3）阻塞（Blocked）状态: 正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时，便放弃处理机而处于暂停状态，亦即进程的执行受到阻塞，把这种暂停状态称为阻塞状态（或等待状态）。
3、进程的三种基本状态的转换
引起进程状态转换的典型事件：
进程调度：就绪态->执行态
时间片完：执行态->就绪态
请求I/O：执行态->阻塞态
I/O完成：阻塞态->就绪态
4、 挂起状态
有些系统除了进程的三种基本状态外，还有挂起状态。
1）引入挂起状态的原因：
（1）终端用户的请求：当终端用户在自己的程序运行期间发现有可疑问题时，希望暂停执行。
（2）父进程请求：希望考察和修改子进程，或协调各子进程间的活动时
（3）负荷调节的需要 ： 实时系统中工作负荷较重时，系统可把一些不重要的进程挂起。
（4）操作系统的需要 ：操作系统有时希望挂起某些进程，以便检查运行中的资源使用情况或进行记账。
2）具有挂起状态系统的进程状态的转换
活动（Active）就绪→静止（Suspend）就绪
活动阻塞→静止阻塞
静止就绪→活动就绪
静止阻塞→活动阻塞
四、进程控制块（PCB）
为了描述和控制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构——进程控制块。
进程控制块是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。
1. PCB作用： PCB是进程存在的唯一标志
使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。或者说，OS是根据PCB来对并发进程进行控制和管理的。
例如：进程调度；现场保护和恢复；进程同步和通信。
2．进程控制块中的信息
PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程当前情况以及控制进程运行的全部信息。具体包括下述四方面的信息：
1）进程标识符：
内部标识符(进程号)；外部标识符(名)；
父进程标识及子进程标识；用户标识
2）处理机状态：
处理机状态信息主要由处理机的各种寄存器中的内容组成的。寄存器包括：通用寄存器、指令计数器、程序状态字（PSW）寄存器、用户栈指针。(保护、恢复现场)
当处理机被中断时，这些信息都必须保存到PCB中，以便该进程重新执行时，能从断点继续执行。
3）进程调度信息：
在PCB中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信息。包括：
进程状态 —— 作为调度和对换时的依据。进程优先级 —— 由于描述进程使用处理机的优先级别的一个整数，优先级高的进程优先获得处理机。进程调度所需的其它信息 —— 它们与所采用的进程调度算法有关。事件——即阻塞原因。
4）进程控制信息：
程序和数据的地址 —— 指程序和数据所在的 内存或外存 首地址；进程同步和通信机制 —— 如信号量、消息队列指针等，它们可能全部或部分地存放在 PCB 中；资源清单 —— 是一张列出了除 CPU 外的、进程所需的全部资源及 已经分配到该进程的资源的清单；链接指针 —— 它给出本进程（ PCB ）所在队列中下一个进程的 PCB 的首址。3．进程控制块的组织方式
常用的组织方式有两种：链接方式和索引方式。
1）链接方式
把具有同一状态的PCB，用其中的链接字链接成一个队列。形成：就绪队列、阻塞队列、空白队列等
2）索引方式
系统根据所有进程的状态建立几张索引表。如，
● 就绪索引表
● 阻塞索引表等
▲索引表的首址记录在专用单元中；
▲每个索引表的表目中，记录具有相应状态的某个PCB的首址。
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