進(jìn)程
進(jìn)程是操作系統(tǒng)的核心
進(jìn)程由以下三部分組成：
- 一個(gè)可執(zhí)行的程序笋妥。
- 該程序所需的相關(guān)數(shù)據(jù)（變量祷蝌，工作空間痒钝，緩沖區(qū)）
- 該程序的執(zhí)行上下文（context）婉支。
上下文是必不可少的鸯隅。所有操作系統(tǒng)用來管理進(jìn)程和處理器執(zhí)行進(jìn)程的信息都包括在執(zhí)行上下文中。這個(gè)上下文包括寄存器的內(nèi)容向挖，進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)以及進(jìn)程是否等待I/O事件的完成滋迈。
操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)和層次結(jié)構(gòu)
| 層名字 | 對(duì)象 |
|---|---|
| 13 外殼 | 用戶程序設(shè)計(jì)環(huán)境 |
| 12 用戶進(jìn)程 | 用戶進(jìn)程 |
| 11 目錄 | 目錄 |
| 10 設(shè)備 | 外設(shè)，打印機(jī)户誓，顯示器等 |
| 9 文件系統(tǒng) | 文件 |
| 8 通信 | 管道 |
| 7 虛擬存儲(chǔ)器 | 段饼灿，頁 |
| 6 局部輔存 | 數(shù)據(jù)塊，設(shè)備通道 |
| 5 進(jìn)程原語 | 進(jìn)程原語帝美，信號(hào)量碍彭，就緒隊(duì)列 |
| 4 中斷 | 中斷處理程序 |
| 3 過程 | 過程，調(diào)用棧悼潭，顯示 |
| 2 指令集 | 演算棧庇忌，微程序解釋器 |
| 1 電子線路 | 寄存器，邏輯門舰褪，總線等 |
第一層：由電路組成皆疹，其中的對(duì)象是寄存器，村粗單元和邏輯門占拍，對(duì)這些對(duì)象的操作是一些動(dòng)作如清除寄存器或讀取內(nèi)存單元等略就。
第二層：是處理器的指令集，這一層的操作是那些機(jī)器語言指令集所允許的一些指令晃酒，入ADD表牢，SUBTRACT,LOAD,STORE等。
第三層：這一層加入過程概念贝次，包括調(diào)用返回操作崔兴。
第四層：中斷時(shí)處理器保存當(dāng)前內(nèi)容并調(diào)用中斷處理程序。
這四層并不是操作系統(tǒng)的一部分蛔翅，但他們組成了處理器硬件敲茄，然而，操作系統(tǒng)中的一些元素山析，如中斷處理程序堰燎，已在這一層出現(xiàn)。
第五層：進(jìn)程作為程序的執(zhí)行在本層出現(xiàn)盖腿。w為了支持多進(jìn)程爽待，對(duì)操作系統(tǒng)而言基本的要求包括要有掛起和重新執(zhí)行進(jìn)程的能力。這就要求保存寄存器和值以便從一個(gè)進(jìn)程切換到另一個(gè)進(jìn)程翩腐。
第六層：處理計(jì)算機(jī)的輔存鸟款，這一層的主要功能有讀/寫扇區(qū)，進(jìn)行定位茂卦，以及傳輸數(shù)據(jù)塊何什。第六層依靠第五層的調(diào)度操作。
第七層：為進(jìn)程創(chuàng)建邏輯空間等龙。真一層將虛擬空間組織成塊处渣，并在主，輔存之間調(diào)度蛛砰，當(dāng)一個(gè)所需塊不在主存中時(shí)罐栈，本層將邏輯地要求第六層傳輸。
第八層：處理進(jìn)程間的信息和消息通信泥畅。其最有利的工具之一就是管道（pipe）荠诬。管道是進(jìn)程間數(shù)據(jù)流的一個(gè)邏輯通道，它也可用來將外部設(shè)備和文件同進(jìn)程連起來位仁。
第九層：支持長(zhǎng)期存儲(chǔ)文件柑贞。
第十層：利用標(biāo)準(zhǔn)接口，提供對(duì)外部設(shè)備的訪問聂抢。
第十一層：負(fù)責(zé)保存系統(tǒng)資源和對(duì)象的外部和內(nèi)部定義間的聯(lián)系钧嘶。外部定義是應(yīng)用程序和用戶可以使用的名字。內(nèi)部定義是能夠被操作系統(tǒng)底層部分用來控制一個(gè)對(duì)象的地址或其他指示符琳疏。
第十二層：這一層支持所有管理進(jìn)程所必須的信息有决，這包括進(jìn)程虛擬地址空間，與該進(jìn)程由相互作用的進(jìn)程和對(duì)象表列空盼，創(chuàng)建該進(jìn)程時(shí)傳遞的參數(shù)等疮薇。
第十三層：在操作系統(tǒng)同用戶間提供一個(gè)界面。他被成為“外殼（shell）”我注，這是因?yàn)樗麑⒂脩艉筒僮飨到y(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)分開并使操作系統(tǒng)就像一個(gè)功能的集合按咒。這個(gè)外殼接受用戶命令，解釋后根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建并控制進(jìn)程但骨。
進(jìn)程狀態(tài)
有2種進(jìn)程狀態(tài)模型：
- 每個(gè)進(jìn)程只有2種狀態(tài)：運(yùn)行励七，非運(yùn)行。
- 有一個(gè)進(jìn)程隊(duì)列奔缠，操作系統(tǒng)從這個(gè)對(duì)列中分派任務(wù)掠抬。
進(jìn)程的產(chǎn)生和終止
當(dāng)有一個(gè)新進(jìn)程要加入當(dāng)錢進(jìn)程隊(duì)列時(shí)，操作系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)控制進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)校哎，并且為該進(jìn)程分配地址空間两波，這樣瞳步，新進(jìn)程就產(chǎn)生了。
通常有4種事件會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的進(jìn)程：
- 新批處理任務(wù)
- 交互式登錄
- OS產(chǎn)生以提供服務(wù)
- 由已存在進(jìn)程產(chǎn)生腰奋。
進(jìn)程的終止：
- 正常結(jié)束
- 超時(shí)限制
- 內(nèi)存不足
- 超界（進(jìn)程試圖對(duì)不允許接近的區(qū)域進(jìn)行操作）
- 保護(hù)錯(cuò)誤（例如對(duì)只讀文件進(jìn)行寫操作）
- 算術(shù)錯(cuò)誤（例如除以零）
- 超越時(shí)限（進(jìn)程等待時(shí)間超過了某事件發(fā)生的制定時(shí)間）
- I/O失敗
- 非法指令
- 特權(quán)指令（進(jìn)程試圖執(zhí)行一個(gè)保留給OS使用的指令）
- 錯(cuò)誤使用數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)類型出錯(cuò)或數(shù)據(jù)為初始化)
- 操作員或OS干預(yù)
- 父進(jìn)程終止
- 父進(jìn)程需要（父進(jìn)程擁有終止所有子孫進(jìn)程的權(quán)利）
現(xiàn)代操作系統(tǒng)中最基本的組件就是進(jìn)程单起。操作系統(tǒng)的重要功能就是創(chuàng)建，管理和終止進(jìn)程劣坊。當(dāng)進(jìn)程處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)嘀倒，操作系統(tǒng)必須保證每一進(jìn)程都分到處理器執(zhí)行時(shí)間，還要協(xié)調(diào)他們的活動(dòng)局冰，管理沖突請(qǐng)求测蘑，并分配系統(tǒng)資源給這些進(jìn)程。要履行其進(jìn)程管理職能康二，操作系統(tǒng)還必須維持對(duì)每一進(jìn)程的描述碳胳。每個(gè)進(jìn)程是由一個(gè)進(jìn)程映像來表示的，它包括進(jìn)程執(zhí)行的地址空間和一個(gè)進(jìn)程控制塊沫勿。后者包含了操作系統(tǒng)管理該進(jìn)程所需的全部信息固逗，包括其目前的狀態(tài)，分配給他的資源藕帜，優(yōu)先級(jí)及其他有關(guān)數(shù)據(jù)烫罩。
在進(jìn)程生命周期中，他會(huì)在很多狀態(tài)之間移動(dòng)洽故。這些狀態(tài)中最重要的是就緒贝攒，運(yùn)行和阻塞。就緒進(jìn)程是指目前并未執(zhí)行但一旦得到操作系統(tǒng)調(diào)度就準(zhǔn)備運(yùn)行的進(jìn)程时甚。運(yùn)行進(jìn)程是指當(dāng)前正被處理器執(zhí)行的進(jìn)程隘弊。在多處理其系統(tǒng)中，可有不止一個(gè)進(jìn)程處于該狀態(tài)荒适。阻塞進(jìn)程是等待某件事完成（比如I/O操作）的進(jìn)程梨熙。
運(yùn)行進(jìn)程可能被中斷或執(zhí)行操作系統(tǒng)的訪管而終止，所謂中斷是指發(fā)生在進(jìn)程之外并可被處理器所識(shí)別的事件刀诬。在這兩種情況下咽扇，處理器都將執(zhí)行切換操作，將控制轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)例程陕壹。在完成所需工作后质欲，曹組系統(tǒng)可能恢復(fù)被終止的進(jìn)程或切換到另一進(jìn)程。
一些操作系統(tǒng)區(qū)分了進(jìn)程和線程的概念糠馆，前者與資源的擁有有關(guān)嘶伟，而后者與程序的執(zhí)行有關(guān)。
