操作系统（5）进程

一、定义与特点

1. 定义：进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

2. 特点：

   • 动态性：进程是动态创建的，有它自身的生命周期，包括创建、运行、阻塞、挂起、唤醒和终止等状态。
   • 并发性：多个进程可以在系统中并发执行，共享处理器资源。
   • 独立性：进程之间是相互独立的，一个进程无法直接访问另一个进程的内存空间。
   • 制约性：进程之间因访问共享资源或进行同步操作而产生制约关系。

二、组成

1. 程序：进程的程序部分，包括代码、数据和指令等。
2. 数据：进程在执行过程中所使用的数据集合。
3. 进程控制块（PCB）：PCB是进程存在的唯一标志，包含了进程的各种信息，如进程标识符、进程状态、优先级、内存地址等。PCB的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。

三、状态与转换

1. 创建状态：进程由创建而产生，此时进程正在申请资源并初始化。
2. 就绪状态：进程已经获得除处理器之外的所有必要资源，等待被调度执行。
3. 运行状态：进程正在占用处理器执行。在单处理机系统中，同一时刻只有一个进程处于运行状态；在多处理机系统中，可以有多个进程同时处于运行状态。
4. 阻塞状态：进程因等待某种资源或事件而无法继续执行，处于暂停状态。
5. 终止状态：进程已经执行完毕或出现异常而终止，此时进程不再占用系统资源。

四、调度与同步

1. 进程调度：操作系统根据一定的策略选择就绪队列中的进程占用处理器执行。常见的调度算法有时间片轮转法、优先级调度法、多级反馈队列调度法等。
2. 进程同步：为了保证多个进程在并发执行时能够正确访问共享资源，操作系统提供了进程同步机制。进程同步可以通过信号量、互斥锁、条件变量等机制来实现。

五、通信

       进程间通信（IPC）是操作系统中实现进程间数据交换和信息共享的重要机制。常见的进程间通信方式有管道、套接字、信号、信号量、共享内存等。

六、分类

     根据进程的功能和特性，可以将进程分为以下几类：

1. 交互进程：由用户终端启动，需要与用户进行交互操作。
2. 批处理进程：负责按顺序启动其他进程，通常用于批量处理任务。
3. 守护进程：在后台运行，负责执行系统级任务，如系统日志、网络服务等。

七、创建与删除

1. 进程的创建：通常通过系统调用（如fork）来创建新进程。新进程会继承父进程的某些属性和资源，并获得一个唯一的进程标识符（PID）。
2. 进程的删除：当进程执行完毕或出现异常时，操作系统会将其终止并回收相关资源。此时，进程的PCB会被清零并返还给系统。

八、挂起与恢复

1. 进程的挂起：操作系统可以将进程从内存转移到外存（如磁盘），以释放内存空间或满足其他需求。挂起的进程不再占用处理器资源，但可以在需要时被恢复执行。
2. 进程的恢复：被挂起的进程可以在需要时被重新激活或重启。此时，操作系统会将其从外存加载回内存，并恢复其执行状态。

总结

       综上所述，操作系统中的进程是一个具有动态性、并发性、独立性和制约性的实体。它通过进程控制块来管理和控制自身的执行过程，并通过进程调度、同步、通信等机制与其他进程进行协作和资源共享。

 结语     

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