【操作系统】——作业、进程和线程

       最近看操作系统看到了进程和线程，想起那天米老师在三合班讲的进程和线程二者的区分。感觉自己的理解还是太浅，所以迫不及待这想着自己总结一遍印象会更深刻。

       作业

       什么是作业？

       作业是用户需要计算机完成的某项任务，是要求计算机所做工作的集合。一个作业的完成要经过作业提交、作业收容、作业执行和作业完成4个阶段。作业这个概念是以前操作系统沿用的名词，不过现在已经基本不再引用了。

       作业调度和算法

       作业调度就是从输入井中选取后备作业装入主存储器的工作。说白了，其实就是将作业从外存调入内存的过程。

       作业调度算法分为5种，如图所示：

       

       进程

       什么是进程？

       进程是一个程序在一个数据集上的一次执行过程，是分配资源的基本单位。进程是一个动态的概念，是执行中的程序。进程就是程序的一次执行过程，它由程序、数据和进程控制块组成。进程包括三种基本状态，这些状态刻画了进程的生存周期，如图所示：

                                                             

       为什么要引入进程？

       对于多道并行执行的程序来说，有时它要占用处理器运行，有时要等待传送信息，当得到信息后又可继续执行，一个程序的执行又可能受到另一个程序的约束。所以，程序的执行是走走停停的。为了能正确反映程序执行时的活动规律和状态变化，所以要引用进程。主要为了以下两点：

       1、刻画系统的动态性、发挥系统的并发性、提高资源利用率

       2、正确描述程序动态执行过程

       进程调度和调度算法

       进程调度就是从就绪进程中选取一个进程，让它占用处理器的工作。即从作业被装入主存后，进程从“就绪”态到“运行"态的过程。

       进程调度算法，如图所示：
                                  

       线程

       什么是线程？

       在现代操作系统中，把用户的一个计算问题或一个应用问题作为一个进程，把该进程中可以并发执行的各部分分别作为线程。线程是进程中执行运算的最小单位，也是处理机调度的基本单位。线程是进程中可独立执行的子任务，一个进程可以有一个或多个线程。

       为什么要引入线程？

       虽然一个计算问题由若干个进程合作完成可以提高效率，但进程多了缺点也随之而来，主要表现在三点：

       1、每个进程都要占用一个进程控制块和一个私有的主存空间，开销较大；

       2、进程之间传递信息时要从一个工作区传到另一个工作区，需要专用通信机制，速度较慢；

       3、进程增多就增加了进程调度的次数，给调度和控制带来了复杂性。

       因此，为了尽量避免设计过多的进程，而采用线程技术。这里举一个打印机的例子，打印机打印成纸张，需要经过三个过程：数据输入、数据处理、数据输出。

       若是没有线程的概念，则会把这项工作分成三个进程：输入进程、处理进程、打印进程。若是引入线程的概念，则只需将这项工作分成一个进程，然后再创建三个线程：输入、处理、打印。如图所示：

       

       引入线程的好处

       根据上面这张图，来谈谈引入多线程技术的好处。

       1、减少了进程，也就节省了分配进程控制块和工作区的开销。对于上图来说，将三个进程减少到了一个。

       2、创建线程只需为线程建立一张“线程描述表”，但不需要另外分配资源，创建速度快。

       3、线程间的信息传递在同一主存空间中进行，不需要额外的通信机制，且传递速度快。根据上图，创建的三个线程要比创建的三个进程信息传递快，因为线程是在同一主存空间中运行的。

       4、线程能独立执行，能充分利用和发挥处理器与外围设备的并行工作能力。

       作业、进程和线程的区分

       作业和进程的区别

       （1）作业是用户向计算机提交任务的任务实体。在用户向计算机提交作业后，系统将它放入外存中的作业等待队列中等待执行。而进程则是完成用户任务的执行实体。是向系统申请分配资源的基本单位。任一进程，只要它被创建，总有相应的部分存在于内存中。
       （2）一个作业可由多个进程组成，且必须至少由一个进程组成.

       （3）作业的概念主要在批处理系统中，在分时系统中没有作业的概念，而进程的概念则是用在几乎所有的多道系统中。

       进程和线程的区别

       如果把进程比作操作系统，那么线程就是你打开的应用程序、窗口、浏览器等。操作系统就是他们的共用资源，应用程序、窗口和浏览器等并行工作且共享资源。
       （1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有一个或多个线程。

       （2）进程是资源分配单位，而线程是调度和执行单位。

       （3）每个进程都有自己的主存空间，但同一进程中的各线程共享该进程的主存空间，进程中的所有线程对进程的整个主存空间都有存取权限。

       总结：

       通过区分作业、进程和线程之间的区别，让我对于他们之间的关系和理解更深刻了，虽然很多东西是查资料得来的，这里也算是一个汇总，再加上点儿自己的理解，搭建知识网络，下篇博客要推出操作系统中比较难理解的PV操作，敬请期待。