进程的基本概念

概述：

进程是操作系统结构的基础，是一个正在执行的程序，计算机中正在运行的程序实例（QQ 、IE、etc），可以分配给处理器并由处理器执行的一个实体。由单一顺序的执行显示，一个当前状态和一组相关的系统资源所描述的活动单元。

1.主要阶段

进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成。一个进程可以包含若干线程(Thread)，线程可以帮助应用程序同时做几件事(比如一个线程向磁盘写入文件，另一个则接收用户的按键操作并及时做出反应，互相不干扰)，在程序被运行后，系统首先要做的就是为该程序进程建立一个默认线程，然后程序可以根据需要自行添加或删除相关的线程。进程可以划分为运行、阻塞、就绪三种状态，并随一定条件而相互转化：就绪--运行，运行--阻塞，阻塞--就绪。 　　

进程为应用程序的运行实例，是应用程序的一次动态执行。看似高深，我们可以简单地理解为：它是操作系统当前运行的执行程序。在系统当前运行的执行程序里包括：系统管理计算机个体和完成各种操作所必需的程序；用户开启、执行的额外程序，当然也包括用户不知道，而自动运行的非法程序（它们就有可能是病毒程序）。 

  系统进程创建

　　系统创建一个进程的步骤是：(1)申请空白PCB(进程控制块)，(2)分配新进程所需资源，(3)初始化PCB，(4)将新进程插入到就绪队列 

 危害程序

危害较大的可执行病毒同样以“进程”形式出现在系统内部（一些病毒可能并不被进程列表显示，如“宏病毒”），那么及时查看并准确杀掉非法进程对于手工杀毒有起着关键性的作用。 　

进程是程序在计算机上的一次执行活动。当你运行一个程序，你就启动了一个进程。显然，程序是死的(静态的)，进程是活的(动态的)。进程可以分为系统进程和用户进程。凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程，它们就是处于运行状态下的操作系统本身；用户进程就是所有由你启动的进程。进程是操作系统进行资源分配的单位。 　　

在Windows下，进程又被细化为线程，也就是一个进程下有多个能独立运行的更小的单位。 

 进程的引入:

　　多道程序在执行时，需要共享系统资源，从而导致各程序在执行过程中出现相互制约的关系，程序的执行表现出间断性的特征。这些特征都是在程序的执行过程中发生的，是动态的过程，而传统的程序本身是一组指令的集合，是一个静态的概念，无法描述程序在内存中的执行情况，即我们无法从程序的字面上看出它何时执行，何时停顿，也无法看出它与其它执行程序的关系，因此，程序这个静态概念已不能如实反映程序并发执行过程的特征。为了深刻描述程序动态执行过程的性质，人们引入“进程（Process）”概念。 

2.进程的概念:

  进程的概念

是60年代初首先由麻省理工学院的MULTICS系统和IBM公司的CTSS/360系统引入的。 　　

进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。 

  进程的定义

　　进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。 

  主要两点

进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时，它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。 　

 　进程是操作系统中最基本、重要的概念。是多道程序系统出现后，为了刻画系统内部出现的动态情况，描述系统内部各道程序的活动规律引进的一个概念,所有多道程序设计操作系统都建立在进程的基础上。 

  原因

　　操作系统引入进程的概念的原因: 　　从理论角度看，是对正在运行的程序过程的抽象； 　　从实现角度看，是一种数据结构，目的在于清晰地刻划动态系统的内在规律，有效管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。 

3.进程的特征

动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。 　　并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行 　　

独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位； 　　

异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进 　　

结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。 

4.进程的内容

一个计算机系统进程包括（或者说“拥有”）拥有下列数据： 　

 分配到的存储器（通常包括虚拟内存的一个区域）。存储器的内容包括可运行代码、特定于进程的数据（输入、输出）、调用堆栈、堆栈（用于保存运行时运数中途产生的数据）。 分配给该进程的资源的操作系统描述子，诸如文件描述子（Unix 术语）或文件句柄（Windows）、数据源和数据终端。 安全特性，诸如进程拥有者和进程的权限集（可以容许的操作）。 处理器状态（内文），诸如寄存器内容、物理存储器寻址等。当进程正在运行时，状态通常储存在寄存器，其他情况在存储器。

 

5.进程切换

进行进程切换就是从正在运行的进程中收回处理器，然后再使待运行进程来占用处理器。 　　

这里所说的从某个进程收回处理器，实质上就是把进程存放在处理器的寄存器中的中间数据找个地方存起来，从而把处理器的寄存器腾出来让其他进程使用。那么被中止运行进程的中间数据存在何处好呢？当然这个地方应该是进程的私有堆栈。 　　

让进程来占用处理器，实质上是把某个进程存放在私有堆栈中寄存器的数据（前一次本进程被中止时的中间数据）再恢复到处理器的寄存器中去，并把待运行进程的断点送入处理器的程序指针PC，于是待运行进程就开始被处理器运行了，也就是这个进程已经占有处理器的使用权了。 　　

这就像多个同学要分时使用同一张课桌一样9说是要收回正在使用课桌同学的课桌使用权，实质上就是让他把属于他的东西拿走；而赋予某个同学课桌使用权，只不过就是让他把他的东西放到课桌上罢了。 　　

在切换时，一个进程存储在处理器各寄存器中的中间数据叫做进程的上下文，所以进程的 切换实质上就是被中止运行进程与待运行进程上下文的切换。在进程未占用处理器时，进程 的上下文是存储在进程的私有堆栈中的。 

6.进程与程序的关系

程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。 　　

程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有一定生命期的。程序是永久的，进程是暂时的。 　　

进程更能真实地描述并发，而程序不能； 　　

进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成; 　　

进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。 　　

同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程。 　　

在传统的操作系统中，程序并不能独立运行，作为资源分配和独立运行的基本单元都是进程。 

7.进程与线程的关系

通常在一个进程中可以包含若干个线程，它们可以利用进程所拥有的资源。在引入线程的操作系统中，通常都是把进程作为分配资源的基本单位，而把线程作为独立运行和独立调度的基本单位。由于线程比进程更小，基本上不拥有系统资源，故对它的调度所付出的开销就会小得多，能更高效的提高系统内多个程序间并发执行的程度。 　　

因而近年来推出的通用操作系统都引入了线程，以便进一步提高系统的并发性，并把它视为现代操作系统的一个重要指标。