进程的概念

进程的概念和进程的描述8.1 进程的概念8.1.1 程序的并发执行1.程序的顺序执行程序是在时间上按严格次序前后相继的操作序列，是一个静态的概念。

计算机 CPU是通过时序脉冲来控制顺序执行指令的。

一个具有独立功能的程序独占处理机直至最终结束的过程称为程序的顺序执行。

并具有如下特点：(1) 顺序性(2) 封闭性(3) 可再现性2. 多道程序系统中程序的执行多道程序系统计算机能够同时处理多个具有独立功能的程序。

这样的执行环境具有下述三个特点：(1) 独立性每道程序都是逻辑上独立的，它们之间不存在逻辑上的制约关系。

(2) 随机性(3) 资源共享3. 程序的并发执行(1) 程序的并发执行并发执行，是为了增强计算机系统的处理能力和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。

多道程序系统的程序执行环境变化所引起的多道程序的并发执行在某道程序的几个程序段中，包含着一部分可以同时执行或顺序颠倒执行的代码。

例如语句：read (a) ；read (b) ；它们既可以同时执行，也可颠倒次序执行。

程序的并发执行可总结为：一组在逻辑上互相独立的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始的这种执行方式。

程序的并发执行不同于程序的并行执行。

程序的并行执行是指一组程序按独立的、异步的速度执行。

并行执行不等于时间上的重叠。

程序的并发执行使得其执行结果不再具有封闭性和可再现性，且可能造成程序出现错误。

8.1.2 进程的定义进程的概念是60年代初期，首先在MIT 的 Multics系统和IBM 的 TSS/360系统中引用的。

(1) 进程是可以并行执行的计算部分（S.E.Madnick，J.T.Donovan）；(2) 进程是一个独立的可以调度的活动（E.Cohen，D.Jofferson）；(3) 进程是一抽象实体，当它执行某个任务时，将要分配和释放各种资源（P.Denning）；进程和程序的区别和关系(1) 进程是一个动态概念，而程序则是一个静态概念。

进程的概念构成特征进程是操作系统中的一个重要概念，它是程序在计算机系统中的一次执行实例。

下面将对进程的概念、构成和特征进行详细阐述。

一、概念进程是指在操作系统中正在运行的一个程序。

粗略来说，一个程序可以看作是一组指令的集合，而进程是指正在执行的指令集。

每个进程都有自己的地址空间、数据段和堆栈空间。

进程通过操作系统提供的各种资源和服务，如内存、CPU、文件系统、网络等来实现自身的功能。

二、构成一个进程是由以下几个主要组成部分构成的：1. 程序程序是进程的基础，它是一系列指令的集合，是计算机所要执行的任务的描述。

2. 数据数据是程序运行时所需要的数据，包括全局变量、局部变量以及动态分配的内存空间等。

数据可以用于存储中间结果、交换信息和与其他进程进行通信。

3. 资源进程为了完成任务，需要依赖系统提供的各种资源，包括CPU、内存、文件、网络等。

通过操作系统的调度和管理，进程能够获得所需的资源并进行利用。

4. 状态进程具有多种状态，如运行态、就绪态、阻塞态等。

进程的状态会随着执行过程和系统调度的不同而发生变化。

操作系统通过控制进程的状态转换来实现多任务调度和资源管理。

三、特征进程具有以下几个重要特征：1. 动态性进程是动态创建和销毁的，它的生命周期可以在系统运行过程中进行灵活调整。

当一个程序被加载到内存中并开始执行时，就会创建一个进程实例。

而当程序执行完毕或者被手动终止时，进程就会被销毁。

2. 独立性每个进程都有自己的地址空间、数据和控制信息，它们之间不会相互干扰。

进程之间通过系统提供的通信机制进行数据的共享和交换。

3. 并发性在多道程序环境下，操作系统可以同时执行多个进程。

不同进程之间通过时间片轮转等调度算法来实现共享CPU资源，从而实现并发执行。

4. 随机性由于多个进程之间的竞争和调度算法的不确定性，进程的执行顺序和执行时间是不确定的。

不同进程在不同时间中获得CPU的机会是随机的。

5. 共享性进程之间可以通过操作系统提供的共享机制进行数据共享和资源共用。

进程是计算机系统中的重要概念，它是指正在运行的程序在计算机系统中的活动过程。

在操作系统中，进程是程序的执行实例，每个进程都有自己的位置区域空间、程序计数器、寄存器集合和堆栈。

进程的结构、特征和基本状态对于理解计算机系统的运行机制具有重要意义。

一、进程的结构进程的结构由进程控制块（PCB）和进程位置区域空间组成。

1. 进程控制块（PCB）是操作系统中用来记录和管理进程信息的数据结构，它包含了进程的标识符、状态、优先级、程序计数器、寄存器值、进程调度信息等。

2. 进程位置区域空间是进程在逻辑位置区域空间中的映射，它包含了代码段、数据段、堆栈段等，每个进程都有自己独立的位置区域空间，互相独立。

二、进程的特征进程具有以下特征：1. 动态性：进程是动态产生、动态消亡的，它的生命周期由创建、就绪、运行和终止四个阶段组成。

2. 并发性：多个进程可以同时存在于计算机系统中，并发执行，提高了系统资源的利用率。

3. 独立性：每个进程都拥有独立的位置区域空间和资源，相互之间互不干扰。

4. 异步性：进程间的执行顺序是不确定的，它们的执行速度和执行顺序是随机的。

5. 拥有一定的执行状态：进程可以处于就绪、运行或阻塞三种基本状态之一。

三、进程的基本状态进程有三种基本状态，它们分别是就绪状态、运行状态和阻塞状态。

1. 就绪状态：进程已经准备好运行，只需要等待CPU的分配即可进行运行。

2. 运行状态：进程正在执行指令，占用CPU资源。

3. 阻塞状态：进程由于某些原因无法继续执行，如等待I/O操作、等待资源分配等。

进程的结构、特征和基本状态是操作系统中重要的概念，它们对于理解计算机系统的运行机制、提高系统资源的利用率具有重要意义。

对于进程的理解，需要深入了解进程的结构组成、特征和基本状态，进而对操作系统的相关知识有更深刻的认识和理解。

进程的管理是操作系统中非常重要的一部分，它涉及到资源分配、调度、同步、通信等方面，在计算机系统中起着至关重要的作用。

进程、线程、管程三者之间的关系首先我们先了解进程、线程、管程各自的概念：进程：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

线程：线程是进程中的实体，一个进程可以拥有多个线程，一个线程必须有一个父进程。

线程不拥有系统资源，只有运行必须的一些数据结构；它与父进程的其它线程共享该进程所拥有的全部资源。

线程可以创建和撤消线程，从而实现程序的并发执行。

一般，线程具有就绪、阻塞和运行三种基本状态。

管程：管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。

现在我们来了解进程和线程的关系：简而言之,一个进程至少有一个线程. 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。

另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

线程在执行过程中与进程还是有区别的。

每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。

但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。

但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。

这就是进程和线程的重要区别。

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

下面我们用实际图解来加以分析进程和线程之间的关系：这副图是一个双向多车道的道路图，假如我们把整条道路看成是一个“进程”的话，那么图中由白色虚线分隔开来的各个车道就是进程中的各个“线程”了。

进程与线程的定义、关系及区别进程与线程的定义、关系及区别⼀、进程的定义进程：指在系统中能独⽴运⾏并作为资源分配的基本单位，它是由⼀组机器指令、数据和堆栈等组成的，是⼀个能独⽴运⾏的活动实体。

进程⼀般有三个状态：就绪状态、执⾏状态和等待状态【或称阻塞状态】；进程只能由⽗进程建⽴，系统中所有的进程形成⼀种进程树的层次体系；挂起命令可由进程⾃⼰和其他进程发出，但是解除挂起命令只能由其他进程发出。

进程控制块（PCB）：PCB不但可以记录进程的属性信息，以便对进程进⾏控制和管理，⽽且PCB标志着进程的存在，操作系统根据系统中是否有该进程的进程控制块PCB⽽知道该进程存在与否。

系统建⽴进程的同时就建⽴该进程的PCB，在撤销⼀个进程时，也就撤销其PCB，故进程的PCB对进程来说是它存在的具体的物理标志和体现。

⼀般PCB包括以下三类信息：进程标识信息；处理器状态信息；进程控制信息。

由程序段、相关的数据段和PCB三部分构成了进程实体（⼜称进程印像），⼀般，我们把进程实体就简称为进程。

进程的特征：1.动态性：进程的实质是程序的⼀次执⾏过程，进程是动态产⽣，动态消亡的。

2.并发性：任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏。

3.独⽴性：进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位。

4.异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执⾏的间断性，即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进。

⼆、线程的定义线程：线程是进程中的⼀个实体，作为系统调度和分派的基本单位。

线程的性质：1.线程是进程内的⼀个相对独⽴的可执⾏的单元。

若把进程称为任务的话，那么线程则是应⽤中的⼀个⼦任务的执⾏。

2.由于线程是被调度的基本单元，⽽进程不是调度单元。

所以，每个进程在创建时，⾄少需要同时为该进程创建⼀个线程。

即进程中⾄少要有⼀个或⼀个以上的线程，否则该进程⽆法被调度执⾏。

3.进程是被分给并拥有资源的基本单元。

同⼀进程内的多个线程共享该进程的资源，但线程并不拥有资源，只是使⽤他们。

操作系统中进程的概念操作系统中进程的概念一、引言操作系统是计算机系统中最基础也是最重要的软件之一，它负责管理计算机的硬件资源，为用户提供友好的界面和高效的服务。

而进程则是操作系统中最核心的概念之一，它是指正在运行的程序在内存中的实例。

本文将详细介绍操作系统中进程的概念。

二、什么是进程？1.定义进程（Process）是指在计算机内存中运行的程序实例。

每个进程都有自己独立的地址空间和资源，包括代码、数据、堆栈、打开文件等。

2.特点（1）并发性：多个进程可以同时运行。

（2）独立性：每个进程都有自己独立的地址空间和资源。

（3）动态性：进程可以创建和销毁。

（4）异步性：不同进程之间执行顺序不可预测。

三、进程状态1.就绪状态当一个新建进程被分配到CPU之前，它处于就绪状态。

此时，该进程已经完成了所有必要的初始化工作，并准备好了被调度执行。

2.运行状态当一个就绪状态的进程被调度到CPU上执行时，它处于运行状态。

此时，该进程正在使用CPU执行指令。

3.阻塞状态当一个进程因为等待某些事件（如I/O操作）而无法继续执行时，它处于阻塞状态。

此时，该进程已经将CPU让给其他进程，并等待事件发生后被唤醒。

四、进程控制块1.定义进程控制块（Process Control Block，简称PCB）是操作系统中用于管理进程的数据结构。

每个进程都有一个对应的PCB，其中保存了该进程的所有信息。

2.内容（1）进程标识符：唯一标识该进程的数字。

（2）程序计数器：记录该进程下一条要执行的指令地址。

（3）寄存器：保存该进程在运行过程中使用到的寄存器值。

（4）内存管理信息：包括代码、数据和堆栈段在内存中的位置和大小等信息。

（5）打开文件列表：记录该进程打开的所有文件及其状态等信息。

（6）优先级和调度信息：记录该进程优先级和调度算法等信息。

五、多道程序设计与时间片轮转调度算法1.多道程序设计多道程序设计是指在计算机内存中同时运行多个程序，并且这些程序共享系统资源。

进程、线程、协程之概念理解+线程和进程各⾃有什么区别和优劣⼀、概念⾸先，根据图了解⼀下串⾏，并⾏和并发的基本概念： 1、进程 资源分配的基本单位进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的⼀次运⾏活动，是系统进⾏资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

在早期⾯向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执⾏实体；在当代⾯向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。

程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

Linux系统函数fork（）可在⽗进程中创建⼀个⼦进程，在⽗进程接到新请求时，复制出⼀个⼦进程来处理，即⽗进程监控请求，⼦进程处理，实现并发处理。

注意：必须是Linux系统，windows不能⽤fork。

组成进程是⼀个实体。

每⼀个进程都有它⾃⼰的地址空间，⼀般情况下，包括⽂本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。

⽂本区域存储处理器执⾏的代码；数据区域存储变量和进程执⾏期间使⽤的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调⽤的指令和本地变量。

特征动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的⼀次执⾏过程，进程是动态产⽣，动态消亡的。

并发性：任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏独⽴性：进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位；异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执⾏的间断性，即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

多个不同的进程可以包含相同的程序：⼀个程序在不同的数据集⾥就构成不同的进程，能得到不同的结果；但是执⾏过程中，程序不能发⽣改变。

进程的⼏种状态（1）run（运⾏状态）：正在运⾏的进程或在等待队列中等待的进程，等待的进程只要以得到cpu就可以运⾏（2）Sleep（可中断休眠状态）：相当于阻塞或在等待的状态（3）D（不可中断休眠状态）：在磁盘上的进程（4）T（停⽌状态）：这中状态⽆法直观的看见，因为是进程停⽌后就释放了资源，所以不会留在linux中（5）Z（僵⼫状态）：⼦进程先与⽗进程结束，但⽗进程没有调⽤wait或waitpid来回收⼦进程的资源，所以⼦进程就成了僵⼫进程，如果⽗进程结束后任然没有回收⼦进程的资源，那么1号进程将回收 2、线程 CPU调度和分配的基本单位，程序执⾏的最⼩单位。

操作系统-进程概念⼀、定义（Process） 进程是具有独⽴功能的程序关于某个数据集合上的⼀次运⾏活动，是系统进⾏资源分配和调度的独⽴单位1、进程是程序的⼀次执⾏过程，是对CPU的抽象，是正在运⾏的程序的抽象2、每个进程具有独⽴的地址空间3、操作系统通过调度将CPU的控制权交给某个进程⼆、进程控制块PCB(Process Control Block) ⼜称进程描述符，进程属性，是操作系统⽤于管理控制进程的⼀个专门的数据结构，记录进程的各种属性PCB是系统感知进程存在的唯⼀标志，进程与PCB是⼀⼀对应的 进程表：所有进程的PCB集合三、PCB包含哪些信息 进程描述信息进程标识符PID，唯⼀，整数，进程名（不唯⼀），⽤户标识符userID，进程组关系（兄弟⽗⼦关系） 进程控制信息当前状态，优先级，代码执⾏⼊⼝，运⾏统计信息，进程间同步和通信，进程队列指针，进程消息队列指针 所拥有的资源和使⽤情况虚拟地址空间的状况，打开⽂件列表 CPU现场信息进程不运⾏时的寄存器值和指向该进程的页表的指针四、进程状态及状态转换 运⾏态（Running）占有CPU，并在CPU上运⾏ 就绪态（Ready）已经具备运⾏条件，但由于没有空闲CPU，⽽暂时不能运⾏ 等待态(Waiting/Blocked)或叫阻塞态，封锁态，睡眠态，因等待某⼀事件⽽暂时不能运⾏ 操作系统通常将进程状态分为多种模型，这⾥给出三状态和五状态五、进程队列1、操作系统为每⼀类进程建⽴⼀个或多个队列2、队列元素为PCB3、伴随进程状态的改变，其PCB从⼀个队列进⼊另⼀个队列上图中，⼀个进程创建后经许可（提交）进⼊就绪队列，经过调度进⼊CPU，如果正常处理完毕会释放，如超时重新进⼊就绪队列如果还有各种等待事件，则进⼊各类等待事件队列，当相应的事件发⽣后再次进⼊就绪队列，等待调度进⼊CPU六、上下⽂切换定义：CPU硬件状态从⼀个进程换到另⼀个进程的过程进程在运⾏时，其硬件状态保存在CPU上的寄存器中（只有⼀套）进程不运⾏时，这些寄存器的值保存在进程控制块PCB中，当操作系统要运⾏⼀个新的进程时，需要将这个进程的PCB中的值送到对应的寄存器中，这也是下⼀篇要讲的线程的概念。