正襟危坐说操作系统（叁）：进程

进程

进程&＃xff0c;即一个程序加载到内存后就变为进程。

为了提高CPU利用率&＃xff0c;人们想起将多个程序同时加载到计算机里&＃xff0c;并发执行。这些同时存在于计算机内存的程序就称为进程。进程让每个用户感觉到自己独占CPU。因此&＃xff0c;进程就是为了在CPU上实现多道编程而出现的概念。

进程的状态

我们将进程分为三种状态&＃xff1a;执行、阻塞、就绪。

进程创立

进程创立步骤&＃xff1a;

①分配进程控制块

②初始化CPU寄存器

③初始化页表

④将程序代码从磁盘读进内存

⑤将处理器状态设置为“用户态”

⑥跳转到程序的起始地址&＃xff08;设置程序计数器&＃xff09;

注意&＃xff1a;跳转指令是内核态指令&＃xff0c;而在第5步时处理器状态已经被设置为用户态&＃xff0c;而用户态下是不能执行内核态指令的。这就需要硬件帮忙了&＃xff0c;硬件必须将第5、6步作为一个步骤一起完成。

进程创立在不同操作系统所需的方法也不一样。&＃xff08;基本按以上步骤&＃xff09;

UNIX将进程创立分两个步骤&＃xff1a;第一&＃xff0c;创建一个与自己完全一样的新进程&＃xff1b;第二&＃xff0c;exec&＃xff0c;将新的进程的地址空间用另一个程序的内容覆盖&＃xff0c;然后跳转到新程序的起始地址&＃xff0c;从而完成新程序的启动。

Windows使用一个系统调用就完成进程创建。这个系统调用就是CreateProccess。在调用该函数时我们把欲执行的程序名称作为参数传过来。创建新的页表&＃xff0c;不需要复制别的进程。

进程管理

与一个社会管理人类似&＃xff0c;操作系统要管理进程就要维护关于进程的一些信息。当一个进程产生时&＃xff0c;操作系统也就需要为其建立记录。而操作系统用于维护进程记录的结构就是进程表或进程控制块&＃xff08;PCB&＃xff09;。这个进程表或PCB里面存放的就是有关该进程的资料。一般包括&＃xff1a;进程ID、程序计数器、寄存器、状态字、栈指针、信号……

这个进程表保持在操作系统所在内核空间里。

进程管理最大的问题是资源分配。资源分配要考虑公平与效率。这样&＃xff0c;公平与效率就成了进程管理中永恒的主题。

进程的缺陷

1、进程只能在一个时间内干一件事&＃xff08;执行一个程序执行流&＃xff09;&＃xff0c;而如果想同时干两件或多件事情&＃xff0c;进程就不够用了。

2、进程在执行过程中如果阻塞&＃xff0c;例如等待输入&＃xff0c;整个进程就将挂起&＃xff0c;而无法继续执行。这样&＃xff0c;即使进程里面有部分工作不依赖于输入数据&＃xff0c;也无法推进。

为了解决这个问题&＃xff0c;人们发明了线程。