文章目錄
進程
一、進程的定義
程序：就是一個指令序列
爲了方便操作系統管理，完成各程序併發執行，引入了進程、進程實體的概念。
系統爲每個運行的程序配置了一個數據結構，稱爲進程控制塊(PCB)，用來描述進程的各種信息(如程序代碼的存放位置)。
程序段、數據段、PCB三部分組成了進程實體(進程映像)，一般來說我們把進程實體稱爲進程。
PCB是進程存在爲唯一標誌。
進程是具有獨立功能的程序在數據集合上的運行過程，它是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位
進程實體是靜態的，進程是動態的。
進程控制塊(PCB)
進程的組織(鏈接方式、索引方式)
進程的特徵(動態性、併發性、獨立性、異步性、結構性)
總結
二、進程的狀態
進程程序的一次執行，在這個執行過程中，有時候進程正在被CPU處理，有時又需要等待CPU服務，可見，進程的狀態會有各種變化，爲了方便對各個進程的管理，操作系統需要將進程合理劃分爲幾種狀態。
五種基本狀態(運行、就緒、阻塞、創建、終止)
- 運行態：佔用CPU，並在CPU上運行
- 就緒態：已經具備運行條件，但是由於沒有空閒CPU，而暫時不能運行
- 阻塞態：因等待某一事件而暫時不能運行。
進程狀態的轉換
小結
三、進程控制(實現進程狀態轉換)
進程控制的主要功能就是對系統中的所有進行實施有效的管理，它具有創建新進程、撤銷已有進程、實現進程狀態轉換等功能。
簡單理解即進程控制就是實現進程狀態轉換。
1、如何實現進程控制？
如果狀態改變了，在把PCB放入相應的隊列的時候被中斷了。這就會產生問題，所以引入了原語。
原語：用原語實現進程控制，原語的特點是執行期間不允許中斷，只能一氣呵成，這種不可被中斷的操作即原子操作。
原語採用“關中斷指令”和“開中斷指令”實現
雖然，關/開中斷的權限非常大，必然是隻允許在覈心態下執行的特權指令。
2、進程控制相關的原語
進程控制會導致進程狀態的轉換。無論哪個原語，要做的無非三類事情：
- 1、更新PCB中的信息
a、所有的進程控制原語一定都會修改進程狀態標誌
b、剝奪當前運行進程的CPU使用權必然需要保存其運行環境
c、某進程開始運行前必然要恢復運行環境 - 2、將PCB插入合適的隊列
- 3、分配/回收資源
總結
四、進程通信
顧名思義：進程通信就是指進程之間的信息交換。
進程是分配系統資源的單位(包括內存地址空間)，因此各進程擁有的內存地址空間相互獨立。
爲了保證安全，一個進程不能直接訪問另一個進程的地址空間。
但是進程之間的信息交換又是必須實現的，爲了保證進程之間的安全通信，操作系統提供了一些方法。
操作系統提供的進程通信(共享存儲、消息傳遞、管道通信)
- 共享存儲
- 消息傳遞
- 管道通信
共享存儲
進程1往共享空間寫數據的時候進程2是不允許訪問共享空間的
管道通信
消息傳遞
進程間的數據交換以格式化的消息爲單位，進程通過操作系統提供的“發送消息/接收消息”兩個原語進行數據交換。
總結
五、線程
線程是一個基本的CPU執行單元，也是程序執行流的最小單位。進程是除CPU之外的系統資源的分配單元
進程是資源分配的基本單位，線程是調度的基本單位。
傳統的進程併發，需要切換進程的運行環境，系統開銷比較大，引入線程之後，如果是同一進程內的線程切換，不需要切換進程環境，系統開銷小。
線程的實現方式(用戶級線程、內核級線程)
在用戶級線程中，用戶級線程切換可以在用戶態下即可完成，無需操作系統的干預。
在用戶看來，是有多個線程，但是在操作系統看來，並意識不到線程的存在，用戶級線程對用戶不透明，對操作系統透明。
可以這麼理解，“用戶級線程”就是“從用戶視角能看到的線程。”
內核級線程的管理工作由操作系統內核完成，線程調度、切換等工作都由內核負責，因此內核級線程的切換必然需要在覈心態下才能完成。
可以這樣理解，“內核級線程”就是“從操作系統內核視角看能看到的線程”。
多對一的時候，只需要用戶級線程的切換，且只需要在用戶空間即可完成，不需要切換到核心態。
總結
內核級線程纔是處理機分配的單位。