进程于线程 -1
进程概念和基本特征
1. 进程的概念
核心定义：进程是 “进程实体的运行过程”，是OS进行 资源分配和调度的独立单位（分配CPU时间片、内存等资源）。
- 进程实体（进程映像） = 程序段（可执行代码） + 数据段（原始数据/运行结果） + PCB（进程控制块，核心）。
- PCB的重要性：
✅ 进程存在的 唯一标志（创建进程=创建PCB，撤销进程=删除PCB）。
✅ 记录进程状态（就绪/运行/阻塞）、CPU现场（寄存器值）、优先级等关键信息，供OS调度和管理。
2. 进程的四大特征
特征 | 含义 | 关键点 |
动态性 🚀 | 进程是程序的一次执行过程，有创建、运行、暂停、终止的生命周期。 | 最基本特征，区别于静态的“程序”。 |
并发性 🔄 | 多个进程同存于内存，在一段时间内同时运行（宏观并行，微观交替）。 | 引入进程的核心目的（OS最基本特性）。 |
独立性 🛡️ | 进程是独立运行、获取资源、接受调度的基本单位（依赖PCB实现）。 | 无PCB的程序无法独立参与运行。 |
异步性 ⏳ | 进程按不可预知的速度推进（因资源竞争），可能导致结果不可再现。 | 需同步机制（如信号量）保证正确性。 |
3. 进程的组成（三部分）
1. 进程控制块（PCB） 📋（核心）
- 作用：OS通过PCB感知进程存在，管理进程状态、资源和调度。
- 常驻内存，包含信息：进程ID、状态（就绪/阻塞/运行）、CPU寄存器值（现场保护）、优先级、内存地址、打开文件列表等。
- 组织方式：
- 链接方式：同状态PCB组成队列（如就绪队列、阻塞队列）。
- 索引方式：同状态PCB通过索引表访问（如就绪索引表、阻塞索引表）。
2. 程序段 💻
可执行代码段，能被CPU调度执行。支持多进程共享（如多个用户同时运行浏览器程序）。
3. 数据段 📊
程序加工的原始数据或运行中产生的中间结果（如变量、数组）。
4. 进程 vs 程序（核心区别）
对比项 | 进程 | 程序 |
本质 | 动态执行过程（有生命周期） | 静态指令集合（无执行含义） |
资源 | 占用资源（CPU、内存、PCB） | 不占用资源（存储在磁盘） |
独立性 | 独立运行单位（有PCB） | 不能独立运行（需绑定进程） |
并发性 | 支持并发执行 | 不可并发（单道程序顺序执行） |
考试重点
- 进程定义：动态执行过程，资源分配和调度的独立单位（核心是“动态性”和“独立性”）。
- PCB的作用：进程存在的唯一标志，记录进程状态和控制信息。
- 进程特征：动态性（最基本）、并发性（核心目的）、独立性（依赖PCB）、异步性（需同步机制）。
- 进程实体组成：PCB（核心）+ 程序段 + 数据段。
✨ 一句话总结：进程是动态执行的程序及其资源的集合，通过PCB实现独立调度与并发运行，是OS管理并发的基本单位！ ✨
进程的状态与转换
1. 进程的5种状态
进程在生命周期中会因资源竞争和事件触发而切换状态，核心分为 3种基本状态 和 2种过渡状态：
状态名称 | 含义 | 关键点 |
运行态（Running） 🚀 | 进程 正在CPU上执行。 | 单CPU系统同一时刻仅1个进程处于此状态。 |
就绪态（Ready） ⏸️ | 进程 已获得除CPU外的所有资源，等待CPU调度。 | 就绪队列中多个进程排队，一旦获得CPU立即运行。 |
阻塞态（Blocked） 🚫 | 进程 等待某事件（如I/O完成、资源释放），即使CPU空闲也无法运行。 | 可按阻塞原因分多个队列（如I/O阻塞队列、信号量阻塞队列）。 |
创建态（New） 🐣 | 进程 正在被创建（申请PCB、分配资源），尚未就绪。 | 若资源不足（如内存不够），则停留在创建态。 |
终止态（Terminated） 💀 | 进程运行结束或异常终止，正在释放资源并被系统回收。 | 终止后PCB被删除，进程彻底消亡。 |
2. 3种基本状态的转换（核心！）
（1）就绪态 → 运行态 ✅
- 触发条件：进程被调度程序选中，获得CPU时间片。
- 例：就绪队列中优先级最高的进程被调度执行。
（2）运行态 → 就绪态 ⏳
- 触发条件：
- 时间片用完（分时系统）。
- 更高优先级进程就绪（可剥夺调度）。
- 例：进程A时间片结束，CPU切换到进程B，A进入就绪队列。
（3）运行态 → 阻塞态 🚧
- 触发条件：进程主动请求资源（如I/O）或等待事件（如信号量）。
- 本质：通过 系统调用 放弃CPU（主动行为）。
- 例：进程执行
read()系统调用读取文件，进入I/O阻塞态。
（4）阻塞态 → 就绪态 🔄
- 触发条件：等待的事件完成（如I/O结束、资源可用）。
- 本质：由中断处理程序或其他进程唤醒（被动行为）。
- 例：磁盘I/O完成，中断处理程序将进程从阻塞队列移至就绪队列。
3. 就绪态 vs 阻塞态（易混点）
对比项 | 就绪态 | 阻塞态 |
缺什么资源 | 仅缺少CPU | 缺少CPU之外的资源（如I/O设备、信号量） |
能否直接运行 | 能（获得CPU后立即执行） | 不能（需等待事件触发后转为就绪态） |
转换频率 | 高（时间片轮转，频繁切换） | 低（I/O等事件耗时较长，切换较少） |
考试重点
- 状态定义：区分就绪态（缺CPU）和阻塞态（缺其他资源），运行态的唯一性（单CPU）。
- 转换条件：
- 就绪→运行：调度程序选中。
- 运行→阻塞：主动请求资源（系统调用）。
- 阻塞→就绪：事件完成（被动唤醒）。
- 主动/被动行为：运行→阻塞是主动（进程自身请求），阻塞→就绪是被动（依赖外部事件）。
✨ 一句话总结：进程状态核心是“就绪等CPU，阻塞等事件，运行占CPU”，通过调度和事件触发实现状态转换，是OS并发管理的基础！ ✨