进程定义

1. 是计算机中已经运行的程序
2. 是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

进程的特性

• 独立性：进程在内存中可以独立寻址，每个进程都有一个独立的堆栈空间。
• 动态性：进程在执行过程中可以申请资源、使用资源、释放资源。
• 并发性：多个进程可以同时运行在不同的处理器上，它们之间可以协同工作，也可以竞争资源。

进程控制块

进程控制块（Process Control Block， PCB）是操作系统用来管理进程的数据结构，存储了进程的状态、运行历史、资源分配等信息。

重要性：

• 状态记录：PCB中记录了进程的当前状态，如新建态、就绪态、运行态、阻塞态和结束态。
• 资源管理：PCB中包含了进程对系统资源的请求和分配情况，包括CPU时间、内存空间、I/O设备等。
• 通信机制：PCB可能包含进程间通信的相关信息，如信号量、邮箱等。
• 调度信息：PCB中还可能有进程的调度信息，如优先级、调度策略等。

上下文切换

五状态模型

进程在执行过程中会经历不同的状态转换，主要包括：

• 新建态：进程刚被创建，尚未准备好运行。
• 就绪态：进程已准备好运行，等待CPU分配。
• 运行态：进程正在CPU上执行。
• 阻塞态：进程因等待资源而暂停执行。
• 退出态：进程执行完毕，将被移除。

通过上面PCB可知，进程状态转换是通过改变PCB中的相关信息来实现的。

1. 新建态（New）：

   进程刚被创建，尚未进入就绪队列。

2. 就绪态（Ready）：

   进入就绪队列，等待系统分配处理器资源。

3. 运行态（Running）：

   已获取CPU的资源，其程序正在执行。

   单处理机系统中，只有一个进程或处于执行态。多处理机系统可多个进程同时执行。

4. 阻塞态（Blocked）：

   因等待资源而等待执行，当执行条件达到时（分配到资源）就转化为就绪态。

5. 退出态（Exit）：

   表示进程已完成执行，释放资源后，退出系统。

在某些操作系统中，进程状态可能还包括：

• 挂起就绪态（Ready Suspended）：进程具备运行条件，但目前在外存中，等待对换到内存中执行。
• 挂起等待态（Blocked Suspended）：进程因等待事件而在外存中暂停执行。

状态转换过程

• 新建态→就绪态：当操作系统完成进程创建的必要操作，且系统资源允许时，进程将转变为就绪态。

• 就绪态→运行态：当进程获得CPU时间片，且没有其他更高优先级的进程时，进程将开始执行。

• 运行态→等待态：当进程需要等待资源，如外设传输或人工干预时，它将转变为等待态。

• 等待态→就绪态：当进程等待的事件发生，如外设传输完成，进程将转变为就绪态。

• 运行态→退出态：当进程到达自然结束点或发生无法克服的错误时，它将转变为退出态。