操作系统 *** 进程与线程

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进程：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；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。

进程切换：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，所谓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。

进程上下文：是进程执行活动全过程的静态描述。我们把已执行过的进程指令和数据在相关寄存器与堆栈中的内容称为上文，把正在执行的指令和数据在寄存器和堆栈中的内容称为正文，把待执行的指令和数据在寄存器与堆栈中的内容称为下文。具体的说，进程上下文包括计算机系统中与执行该进程有关的各种寄存器（例如 通用寄存器， 程序计数器PC， 程序状态字寄存器PS等）的值， 程序段在经过编译过后形成的 机器指令代码集，数据集及各种 堆栈值PCB结构。这里，有关 寄存器和栈区的内容是重要的，例如没有 程序计数器PC和程序状态寄存器PS，CPU将无法知道下一条待执行指令的地址和控制有关操作。

进程的系统级上下文分为静态和动态部分。这里的动态指进程在进入和退出不同的上下文层次时，系统为各层上下文中相关联的寄存器所保存和恢复的记录。静态部分为PCB结构，将进程虚 地址空间映射到物理空间以得到核心栈。这个核心栈主要是用来装载进程中所使用 系统调用的调用序列。

线程是执行上下文。最初每个进程都只有一个执行上下文。这个执行上下文称为线程。如果进程需要另一个执行上下文，那么它只要创建另一个进程。但是，就处理器的周期和内存的使用而言，进程创建的开销是很大的。发明线程是为创建多个执行上下文提供轻量级的机制。Windows 和 Linux 从操作系统上调度线程的目标是提供一个公平的执行环境。 

进程和线程之间的最大区别是一个进程的所有线程共享同一个内存空间并共享系统定义的“资源”。这些资源包括打开的文件句柄（文件描述符）、共享内存、进程同步原语和当前目录。因为共享全局内存并且几乎不必分配新内存，所以创建线程比创建进程更简单更快。