进程的概念和特征

进程的概念

在多道程序环境下，允许多个程序并发执行，此时它们将失去封闭性，并具有间断性及不可再现性的特征。为此引入了进程(Process)的概念，以便更好地描述和控制程序的并发执行，实现操作系统的并发性和共享性。

为了使参与并发执行的程序（含数据）能独立地运行，必须为之配置一个专门的数据结构，称为进程控制块(Process Control Block, PCB)。系统利用PCB来描述进程的基本情况和运行状态，进而控制和管理进程。相应地，由程序段、相关数据段和PCB三部分构成了进程映像（进程实体）。所谓创建进程，实质上是创建进程映像中的PCB；而撤销进程，实质上是撤销进程的PCB。值得注意的是，进程映像是静态的，进程则是动态的。

注意：PCB是进程存在的唯一标志！

从不同的角度，进程可以有不同的定义，比较典型的定义有：

进程是程序的一次执行过程。
进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

在引入进程实体的概念后，我们可以把传统操作系统中的进程定义为：”进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。“

进程的特征

进程是由多程序的并发执行而引出的，它和程序是两个截然不同的概念。进程的基本特征是对比单个程序的顺序执行提出的，也是对进程管理提出的基本要求。

动态性：进程是程序的一次执行，它有着创建、活动、暂停、终止等过程，具有一定的生命周期，是动态地产生、变化和消亡的。动态性是进程最基本的特征。
并发性：指多个进程实体，同存于内存中，能在一段时间内同时运行，并发性是进程的重要特征，同时也是操作系统的重要特征。引入进程的目的就是为了使程序能与其他进程的程序并发执行，以提高资源利用率。
独立性：指进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单位参与运行。
异步性：由于进程的相互制约，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。异步性会导致执行结果的不可再现性，为此，在操作系统中必须配置相应的进程同步机制。
结构性：每个进程都配置一个PCB对其进行描述。从结构上看，进程实体是由程序段、数据段和进程控制段三部分组成的。

进程与程序的区别：

1.程序是进程的静态文本，进程是执行程序的动态过程；

2.一个进程可以执行一个或多个程序，几个进程可以同时执行一个程序；

3.程序可作为软件资源长期保存，进程只是一次执行过程，是暂时的；

4.进程是系统分配调度的独立单位，能与其他进程并发执行。

进程状态及其演变：
进程执行的间断性，决定了进程可能具有多种状态。事实上，运行的进程可能具有就绪状态、 执行状态、阻塞状态三种基本状态。
进程基本状态演示图		进程的三种基本状态演变图如左图所示。 当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源时，它便处于就绪状态， 一旦获得CPU，便立即执行。 已获得CPU的进程进入执行状态。 正在执行的进程，由于发生某个事件而暂时无法执行时，便放弃处 理机而进入阻塞状态。 由于执行的进程变为阻塞状态后，调度程序立即把处理机分配给另 一个就绪进程；因此，阻塞进程的事件消失后，进程不会立即恢复到执 行状态，而转变为就绪状态，重新等待处理机。

具有挂起操作的 进程状态演变图

在实际系统中，进程还有其它几个状态。 有的系统有时希望能人为地把进程挂起，使之处于静止 状态，以便研究其执行情况或对它进行修改。 左图示出了具有挂起状态的进程状态演变图。

进程控制块PCB：

为了描述和控制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构--进程控制块PCB，它是进程 存在的唯一标志。【进程控制块PCB：（Process Control Block）这是为使多个程序能并发执行而为 每个程序所配置的一个数据结构，其中存放了用于描述该进程情况和控制进程运行所需的全部信息】 进程控制块的内容： 进程标识符 标识一个进程的编号，也称为进程的内部名。 现行状态 说明进程的当前状态。 现场保留区 保存进程由执行状态变为其它状态时的CPU现场信息。 程序与数据地址 该进程的程序和数据所在位置信息。 互斥与同步机构 实现进程间互斥与同步时所必须的机构。 进程通信机制 用于实现进程间的通信所需的数据结构。 优先级 表示进程使用CPU时优先级别的一个整数。 资源清单 列出进程拥有的资源的记录。 连接字 给出本进程所在队列中的下一个进程的PCB首址。 家族联系 用于说明本进程与其它家族成员间的关系。 进程控制块的组织方式： 为了有效地对进程控制块进行管理，应该采用适当的方式把它们组织起来。 目前常用的组织方式有以下两种：

按链接方式组织PCB		按索引方式组织PCB