进程管理 - 进程概念

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    早期的计算机系统只允许一次执行一个程序。这种程序对系统有完全的控制，能访问所有的系统资源。而现代计算机系统允许将多个程序调入内存并发执行。这一发展要求对各种程序提供更严格的控制和更好的划分。这些需求产生了进程（process）的概念，即执行中的程序。进程是现代分时系统的工作单元。    操作系统越复杂，就越能为用户做更多的事。虽然操作系统的主要关注点是执行用户程序，但是也需要顾及各种系统任务（放在内核之外会更好）。因此，系统由一组进程组成：操作系统进程执行系统代码，用户进程执行用户代码。通过 CPU 多路复用，所有这些进程可以并发执行。通过在进程之间切换CPU，操作系统能使计算机更为高效。



进程概念
    讨论操作系统的一个障碍是如何称呼所有的CPU活动。批处理系统执行 作业，而分时系统使用 用户程序 或 任务。 即使单用户系统，如 Microsoft Windows，也能让用户同时执行多个程序：字处理程序、网页浏览器和电子邮件程序。即使用户一次只能执行一个程序，操作系统也需要支持其内部的程序活动，如内存管理。所有这些活动在许多方面都相似，因此称它们为 进程（也称作 作业）。


进程

    如上所述，进程是执行中的程序，这是一种非正式的说法。进程不只是程序代码，程序代码有时称为文本段（text section）。 进程还包括当前活动，通过程序计数器（program counter）的值和处理器寄存器的内容来表示。另外，进程通常还包括进程栈（stack)（包括临时数据，如函数参数、返回地址和局部变量）和数据段（data section)（包括全局变量）。进程还可能包括堆（heap），是在进程运行期间动态分配的内存。

    需要强调的是 ，程序本身不是进程。程序只是 被动实体，如存储在磁盘上包含一系列指令的文件（常被称为可执行文件( executable file) )，而进程是活动实体，它有一个程序计数器用来表示下一条要执行的 命令和相关资源集合。当一个可执行文件被装入内存时，程序才能成为进程。装载可执行文件通常有两种方法，即双击一个代表此可执行文件的图标 或 在命令行中输入该可执行文件的文件名（如 prog.exe或a.out）。
    虽然两个进程可以是同一段程序，但是她们被当做两个独立的执行序列。例如，多个用户可以运行电子邮件的不同副本，或者同一用户能调用Web浏览器程序的多个副本。这些都是独立的进程，虽然文本段相同，但是数据段、堆、堆栈段不同。一个进程在执行时产生许多进程是很正常的。


进程状态
新建-new            : 进程正在被创建。
运行-running      : 指令正在被执行。
等待-waiting       : 进程等待某个事件的发生（如I/O完成或收到信号)。
就绪-ready          : 进程等待分配处理器 。
终止-terminated : 进程完成执行。



    这些状态的名称较随意，且随操作系统的不同而变化。不过，它们所表示的状态可以出现在所有系统上。有的系统更为详细地描述了进程状态。必须认识到，在任何一个处理器上一次只能有一个进程运行，但是许多进程可处于 就绪 或 等待状态。


进程控制块
每个进程在操作系统内用进程控制块（process control block, PCB，也称为 任务控制块）来表示。
进程状态（process state）。状态可包括新建、就绪、运行、等待、终止等。
程序计数器 （program counter）。计数器表示进程要执行的一条指令的地址。
CPU寄存器（CPU register）。根据计算机体系结构的不同，寄存器的数量和类型也不同。它们包括累加器、索引寄存器、堆栈指针、通用寄存器和其他条件码信息寄存器。与程序计数器一起，这些状态信息在出现中断时也需要保存，以便进程以后能正确地继续执行。
CPU调度信息（CPU-scheduling information）。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。
内存管理信息（memory-management information）。根据操作系统所使用的内存系统，这类信息包括基址和界限寄存器的值、页表或段表。
记账信息（accounting information）。这类信息包括CPU时间、实际使用时间、时间界限、记账数据、作业或进程数量等。
I/O状态信息。(I/O status information)。这类信息包括分配给进程的I/O设备列表、打开文件的列表等。
简而言之，PCB简单地作为这些信息的仓库，这些信息在进程与进程之间是不同的。