進程的基本概念
順序執行
僅當前一操作執行完畢後，才能執行後續操作。
特徵
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順序性
處理機嚴格按照程序所規定的順序執行，即每個操作必須在下一個操作開始之前結束。
- 外部順序性
- 內部順序性
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封閉性
程序是在封閉的環境下運行的，它獨佔系統資源，執行過程中不受外界影響。
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結果可再現性
程序執行得到的最終結果與程序執行速度無關，只要初始狀態相同，每次執行結果必然相同。
併發執行
爲了調高效率，允許若干個程序段同時在系統中運行。
特徵
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間斷性
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失去封閉性
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結果不可再現性
結論
併發環境下，"程序"一詞對描述和管理系統下各併發任務的執行過程已經不適用了。
進程定義
進程是程序的一次執行
進程是一個程序及其數據在處理機上順序執行時發生的活動
進程是程序在一個數據集合上運行的過程，它是系統進行資源分配和調度的一個獨立單元。
傳統OS中的進程定義：
“進程是進程實體的運行過程，是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。”
進程和程序的區別與聯繫
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程序是指令的集合，是靜態的概念。進程是程序在處理機上的一次執行的過程，是動態的概念。程序可以作爲軟件資料長期保存。進程是有生命週期的。
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進程是一個獨立的運行單位，能與其它進程併發活動。而程序不是。
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進程是競爭計算機系統有限資源的基本單位，也是進行處理機調度的基本單位。
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一個程序可以作爲多個進程的運行程序，一個進程也可以運行多個程序。
進程狀態
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就緒態 一個進程已經具備運行條件，但由於CPU暫時不能運行的狀態。
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執行態 進程佔有CPU，並在CPU上運行。
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阻塞態 也稱爲等待態、封鎖態。指進程因等待某種事件的發生而暫時不能運行的狀態。
阻塞態不能直接轉執行態，還需放入到就緒態進行排隊，因爲這樣高效並且簡單。
掛起態
在系統資源不足的情況下，操作系統會對內存中的進程進行合理的安排，其中有的進程被暫時掉離出內存，即處於“掛起”狀態。當條件允許的時候，會被操作系統再次調回內存，重新進入就緒態等待處理機調度。
引入掛起狀態的原因:
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終端用戶的請求
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父進程請求
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負荷調節的需求
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操作系統的需求
進程狀態的轉換:
活動就緒->靜止就緒
活動阻塞->靜止阻塞
靜止就緒->活動就緒
靜止阻塞->活動阻塞
進程控制塊
作用
存放進程的管理和控制信息的數據結構稱爲進程控制塊。它是進程管理和控制的重要的數據結構，在進程創建時，系統爲該進程建立PCB，並伴隨其運行的全過程，直到進程撤銷而撤銷。
PCB的作用是使一個在多道程序環境下不能獨立運行的程序（含數據），成爲一個能獨立運行的基本單位，一個能與其它進程併發執行的進程。
進程控制塊中的信息
進程描述信息
- 進程標識符
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進程家族關係
父進程標識、子進程標識
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用戶
指示擁有該進程的用戶
處理機狀態 (CPU現場保護結構、進程上下文)
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通用寄存器
又稱爲用戶可視寄存器，它們是用戶程序可以訪問的，用於暫存信息。
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指令計數器PC
其中存放了要訪問的下一條指令的地址。
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程序狀態字PSW
其中含有狀態信息，如條件碼、執行方式、中斷屏蔽標誌。
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用戶棧指針
指每個用戶進程都有一個或者若干個與之相關的系統棧，用於存放過程和系統調用參數及調用地址。
進程調度信息
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進程狀態
指明進程當前狀態，作爲進程調度和對換時的依據。
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進程優先級
用於描述進程使用處理機的優先級別的整數，優先級高的進程應優先獲得處理機。
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進程調度所需的其它信息
它們與所採用的進程調度算法有關，如進程已等待CPU的時間總和，進程已執行的時間綜合等。
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事件
是指進程由執行狀態轉變爲阻塞狀態所等待發生的事件，即阻塞的原因。
進程控制信息
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程序和數據的地址
指進程的程序和數據所在的內存或外存地（首）址，以便再調度到該進程執行時，能從PCB中找到其程序和數據。
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進程同步和通信機制
指實現進程同步和進程通信時必須的機制，如消息隊列、信號量等。
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資源清單
是一張列出了除CPU以外、進程所需的全部資源及已分配到該進程的資源清單。
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鏈接指針
給出本進程（PCB）所在隊列中的下一個進程的PCB的首地址。
進程控制
就是系統使用一些具有特定功能的程序段來創建進程、撤銷進程以及完成進程各狀態之間的轉換，從而達到多線程高效率併發執行、實現資源共享的目的。
爲防止OS本身或關鍵數據被其他程序破壞，一般將處理機執行狀態分成以下2種:
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系統態（管態/內核態）：它具有較高的特權，能執行一切指令，訪問所有寄存器和存儲區。
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用戶態（目態）：具有較低的特權，僅能執行特定指令，訪問指定寄存器和存儲區。
應用程序只能工作在用戶態。
OS的內核一般包括以下2方面功能：
支撐功能：時鐘管理、中斷處理、原語操作
資源管理功能：進程管理、存儲器管理、設備管理
原語 (Primitive)
系統態下執行的某些具有特定功能的程序段。
也指原子操作——不可分割的基本單位。
創建原語Create
進程創建過程:
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申請空白PCB
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爲新進程分配資源
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初始化進程控制塊
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將新進程插入就緒隊列 (前提是有空間能接納新進程)
進程創建的事件:
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用戶登錄
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作業調度
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提供服務: 以上三種由系統內核創建
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應用請求: 由用戶自己創建
進程終止Delete
進程終止過程:
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根據標識符，從PCB集合中檢索出對應PCB，並讀出進程狀態。
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若正處於執行狀態，應立即終止該進程的執行，並置調度標誌位真。
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若該進程還有子孫進程，還應將其所有子孫進程予以終止，以防他們成爲不可控得進程。
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將被終止進程的全部資源歸還給其父進程或系統。
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將被終止進程的PCB從所在隊列移出。等待其它程序來收集它的信息。
引起進程終止的事件:
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正常結束
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異常結束
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外界干預
異常結束：
出現某些錯誤和故障而迫使進程終止。
① 越界錯誤：程序所訪問的存儲區，已越出該進程的區域；
② 保護錯：進程試圖去訪問一個不允許訪問的資源或文件，或者以不適當的方式進行訪問，如進程去寫一個只讀文件；
③ 非法指令：程序試圖去執行一條不存在的指令。如程序錯誤地轉移到數據區，把數據當成了指令；
④ 特權指令錯：用戶進程執行一條只允許OS執行的指令；
⑤ 運行超時：進程的執行時間超過了指定的最大值；
⑥ 等待超時：進程等待某事件的時間， 超過規定的最大值；
⑦ 算術運算錯：進程試圖執行一個被禁止的運算，如除0；
⑧ I/O故障：這是指在I/O過程中發生了錯誤等。
外界干預：
外界干預並非指在本進程運行中出現了異常事件，而是指進程應外界的請求而終止運行。
① 操作員或操作系統干預：由於某種原因，例如，發生了死鎖， 由操作員或操作系統終止該進程；
② 父進程請求：由於父進程具有終止自己的任何子孫進程的權利， 因而當父進程提出請求時，系統將終止該進程；
③ 父進程終止。 當父進程終止時，OS也將他的所有子孫進程終止。
進程阻塞Block
阻塞是進程的自身調用阻塞原語而自我阻塞(主動行爲)。而喚醒是引起阻塞的事件消失後，有關的“發現者”調用喚醒原語來喚醒被阻塞的進程，它們是一對逆過程。
阻塞是進程的主動行爲
進程阻塞過程:
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保存當前進程的CPU現場
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置該進程的狀態爲阻塞狀態
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被阻塞進程進入等待隊列
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轉進程調度
進程喚醒Wakeup
當被阻塞進程所期待的事件出現時，如I/O完成或其所期待的數據已經到達，則由有關進程(比如，用完並釋放了該I/O設備的進程)調用喚醒原語wakeup( )，將等待該事件的進程喚醒。
喚醒原語 Wakeup() 不能自己喚醒
進程喚醒過程:
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從等待隊列中摘下被喚醒的進程
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將被喚醒的進程置爲就緒態
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將被喚醒的進程送入就緒隊列
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轉進程調度或返回
進程掛起Suspend
當出現了引起進程掛起的事件時，如用戶進程請求將自己掛起，或父進程請求將自己的某個子進程掛起，系統將利用掛起原語suspend( )將指定進程或處於阻塞狀態的進程掛起。
進程掛起過程:
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檢查被掛起進程的狀態，若處於活動就緒狀態，便將其改爲靜止就緒；對於活動阻塞狀態的進程，則將之改爲靜止阻塞。
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爲了方便用戶或父進程考查該進程的運行情況而把該進程的PCB複製到某指定的內存區域。
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若被掛起的進程正在執行，則轉向調度程序重新調度。
進程激活Active
當發生激活進程的事件時，例如，父進程或用戶進程請求激活指定進程，若該進程駐留在外存而內存中已有足夠的空間時，則可將在外存上處於靜止就緒狀態的進程換入內存。這時，系統將利用激活原語active( )將指定進程激活。
進程激活過程:
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激活原語先將進程從外存調入內存，檢查該進程的現行狀態，若是靜止就緒，便將之改爲活動就緒；若爲靜止阻塞便將之改爲活動阻塞。
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假如採用的是搶佔調度策略，則每當有新進程進入就緒隊列時，應檢查是否要進行重新調度，即由調度程序將被激活進程與當前進程進行優先級的比較，如果被激活進程的優先級更低，就不必重新調度；否則，立即剝奪當前進程的運行，把處理機分配給剛被激活的進程。