考研党修行——进程的自述

1.知识总览

2.进程的引入
当我们打开电脑的任务管理器时，实际上我们可以看到有许多进程正在运行，比如我的电脑此时正在运行百度网盘，Edge以及任务管理器。这些程序的执行过程实际上就引入了进程的概念。那问题来了，百度网盘不是应用程序吗？进程又是什么？

解决这个问题，那我们先区分什么是程序？什么是进程？

程序：是静态的，就是个存放在磁盘里的可执行文件，就是一系列的指令集合。比如在Windows中就是以后缀为.exe的可执行文件。
进程（process）：是动态的，是程序的一次执行过程。

同一个程序多次执行会对应多个进程

3.进程的组成部分——PCB
那么既然操作系统是这些进程的管理者，它要怎么区分各个进程呢？
答案是当进程被创建时，操作系统会为该进程分配一个唯一的，不重复的“身份证号”——PID（process id，进程id）

（1）操作系统要记录PID，进程所属用户ID(UID)，操作系统可以根据PID,UID这些基本的进程描述信息，让操作系统区分各个进程。
（2）操作系统要记录给进程分配了哪些资源（如：分配了多少内存，正在使用哪些I/O设备，正在使用哪些文件），这些信息可以用于实现操作系统对资源的管理。
（3）操作系统要记录进程的运行情况（如：CPU使用时间，磁盘使用情况，网络流量使用情况等），这些信息可以实现操作系统对进程的控制，调度。

既然操作系统要记录这么多信息，那该如何整理呢？其实这些信息都被保存在一个数据结构PCB（process control block）中，即进程控制块。总之，操作系统需要对各个并发运行的进程进行管理，但凡管理时所需要的信息，都会被放在PCB中。

PCB是进程存在的唯一标志，当进程被创建时，操作系统为其创建PCB，当进程结束时，会收回其PCB。

4.进程的组成部分——程序段和数据段

这里需要明确的是PCB是给操作系统用的；而程序段，数据段是给进程自己用的。

5.什么是程序的运行？
我们回顾之前的知识，程序是如何运行的？我们知道程序在运行之前，都需要通过编译器将代码“翻译”成二进制的机器指令，一条高级语言的代码翻译过来可能会对应多条机器指令。那么程序运行的过程其实就是CPU执行一条一条的机器指令的过程。

更深入的理解，当我们写完一个程序之后，经过编译链接等等一系列的步骤，最终会形成一个后缀为.exe的可执行文件（Windows系统），这个可执行文件一直是存放在硬盘当中的，在系统运行这个可执行文件前需要把程序放入内存中，同时操作系统会为其创建相应的PCB，以及其一些程序段也会调入内存中，我们知道程序段中包含了一条一条的指令，我们的CPU就是从内存中取出这些指令。此外，程序是基于代码的，那代码的一些运算结果同样需要被调用。换句话说，数据段也要被调入到内存之中，数据段包含了运行过程中产生的，需要使用的各种数据，比如我们定义了某些变量，就是包含在数据段里的。

总结：一个进程的实体（进程映像）是由PCB，程序段，数据段组成的

进程是动态的，进程实体（进程映像）是静态的
我们可以把进程实体理解为进程在执行过程中某一时刻的快照；进程实体反应了进程在某一时刻的状态（如：x++后，x=2）

6.进程的深度解读

注意：PCB是进程存在的唯一标志！

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。所谓调度，是指操作系统决定让这个进程上CPU运行。

7.进程的特征

注意：
（1）进程是动态的，动态性是进程最基本的特征
（2）异步性会导致并发程序执行结果的不确定性

8.小节概述