王道操作系统考研笔记——2.1.1 进程的定义、组成、组织方式和特征

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2.1.1 进程的定义、组成、组织方式和特征

知识总览

2.1.1.1 进程的定义

在讲述进程之前，我们首先要了解一个概念：程序。

程序实际上就是一个指令序列；早期的计算机那时候只支持单道程序，也就是说，在一个程序传入内存的时候，CPU供他使用，内存供他使用，I/O设备也供他使用。

在这个阶段中，内存属于某一个程序。内存中存放的东西分为两类：一种是程序段，一种是数据段；程序段就是这个程序的代码，而程序里所包含的数据就处于数据段内（如变量、常量）。

引入多道程序技术后；同一时刻内内存中可以放入多道程序，各个程序中的代码、运算程序存放的位置不同。操作系统如果想要在内存中找到各程序的存放位置，那就需要引进进程的概念了。

为了方便操作系统管理，完成各程序并发执行，人们引入了进程、进程实体的概念。系统为每个运行的程序配置一个数据结构，称为进程控制块（PCB），用来描述进程的各种信息（如程序代码的存放位置）。

2.1.1.2 进程的定义

程序段、数据段、PCB三部分组成了进程实体（进程映像）。一般情况下，我们把进程实体就简称为进程；所谓创建进程，实质上就是创建进程实体中的PCB；而撤销进程，实质上就是撤销进程实体中的PCB。也就是说，PCB是进程存在的唯一标志。

从不同的角度，进程可以有不同的定义，比较传统典型的定义有：

1. 进程是程序的一次执行过程。
2. 进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
3. 进程是具有独立功能的程序在数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

三个定义无不在反映一件事：进程是动态的。

引入进程实体的概念后，我把可以把进程定义为：进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。严格来说，进程和进程实体并不一样，进程实体是静态的，而进程是动态的。除非题目专门考查二者区别，否则我们通常认为进程实体就是进程。因此我们也可以说“进程是由程序段、数据段、PCB三部分组成。”

2.1.1.3 进程的组成

从内存的视角来看，进程由如图所示的三部分组成：

从PCB的角度看，PCB由如图所示的结构构成：

• 进程标识符PID用于进程创建时，操作系统用区分不同的进程，其类似于身份证号。当进程被创建的时候，操作系统就会为该进程分配一个唯一的、不重复的ID。
• 用户标识符UID用于标识进程所属的用户是谁。
• 其余的东西后面会细讲这里不多说。
• 处理器相关信息主要是指一些寄存器的值。当进程切换时，我们需要把进程当前的运行情况记录下来保存在PCB中，比如程序计数器的值表示了当前程序执行到哪一句。

从进程的组成来看：

2.1.1.4 进程的组织

在一个系统中，通常有数十、数百乃至数千个PCB。为了对他们加以有效的管理，应当用适当的方式把这些PCB组织起来。

需要注意的是，进程的组成讨论的是一个进程内部由哪些部分构成的问题，而进程的组织讨论的是多个进程之间的组织方式问题。

从进程的组织方式来看，分为两类，分别如下：

2.1.1.5 链接方式

链接方式的工作流程如下图，这里不过多赘述。

2.1.1.6 索引方式

索引方式的工作流程如下图，这里不过多赘述。

2.1.1.7 进程的特征

进程和程序是两个截然不同的概念，相比于程序，进程拥有以下特征：

2.1.1.8 小结

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