操作系统中的进程概念与控制

"进程的引入-第2章进程描述与控制" 在操作系统中，进程是进行资源管理和调度的基本单位，是现代操作系统的核心概念之一。操作系统的主要任务之一就是管理和控制进程的生命周期，包括创建、调度、同步和通信以及终止。引入进程的概念主要是为了解决多道程序设计环境下程序执行的并发性和不可预知性问题。 在单道程序设计时代，程序的执行是顺序和封闭的，每个程序独占系统资源，执行结果可预测。然而，随着计算机性能的提升和用户需求的增长，多道程序设计成为主流，多个程序可以同时存在于内存中并发执行。这种并发执行带来了以下变化： 1. **并发性**：程序不再按照单一的顺序执行，而是交替进行，走走停停，呈现出并发执行的特性。 2. **失去封闭性和可再现性**：由于并发执行，程序间的交互变得复杂，一个程序的执行可能受到其他程序的影响，导致执行结果不再唯一，封闭性和可再现性被破坏。 为了解决这些问题，引入了"进程"这一动态的概念。进程不仅包含程序代码，还包括程序执行时的状态，比如程序计数器、栈、全局变量等。进程的状态通常分为三种基本状态：就绪态、运行态和阻塞态。每个进程都有一个独立的**进程控制块（PCB）**，用于存储进程的状态、资源分配情况、调度信息等。 进程的特征主要包括： 1. **动态性**：进程是程序的一次执行过程，有创建、执行、阻塞、唤醒和终止等生命历程。 2. **并发性**：多个进程可以在一段时间内同时执行，表现为宏观上的并行。 3. **独立性**：每个进程拥有独立的地址空间，互不影响。 4. **异步性**：由于调度的存在，进程的执行呈现出非顺序性，具有不确定性。 5. **结构性**：进程由PCB、地址空间和执行现场三部分组成。 在多处理器系统（SMP，Symmetric MultiProcessing）中，进程控制和线程管理变得更加复杂。线程是进程内的执行单元，轻量级的线程允许多个执行流在同一进程中并发执行，提高了资源利用率和系统响应速度。 总结来说，进程是操作系统中处理并发和资源管理的基础，它的引入解决了并发执行带来的挑战，使得操作系统能够有效地管理和协调多个任务，提供高效、可靠的计算环境。