操作系统-进程的状态以及转换

进程的引入

程序：就是一个指令序列
早期的计算机（只支持单道程序）
内存中把一个应用程序分为程序段和数据段，这个应用程序在运行期间占据内存，IO设备，CPU，所以浪费的资源较大。在引入多道批处理后，内存中可以放多个程序，各个程序的代码段和数据段都不相同，操作系统是怎样找到各个程序存放的位置呢？

为了方便操作系统管理各个程序并发执行，引入了进程，进程实体的概念，系统在执行一个程序之前，会为每个程序配置一个数据结构，称为进程控制块（PCB），用来描述进程的各种信息（如程序代码存放的位置）

进程的定义

程序段、数据段、PCB三部分组成了进程实体（进程映象）。一般情况下，我们把进程实体简称为进程。例如，所谓创建进程，实质上是创建进程实体中的PCB ；而撤销进程，实质上是撤销进程实体中的PCB。
从不同的角度来看，进程哟不同的定义，例如：

1. 进程是程序运行的一个过程
2. 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
3. 进程是具有独立功能的程序在数据集合上运行的过程，他是系统资源分配和 调度的基本单位(在线程出现之前)

进程就是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的基本单位。

注意：严格上来讲进程和进程实体是不一样的，进程实体是静态的，进程是动态执行的一个过程。不过除非题目专门考察二者的区别否则可以认为进程就是进程实体。

进程的组成

进程由PCB，程序段，数据段三部分组成；
PCB：进程控制块，包含有进程的描述信息（UID,PID），进程控制和管理信息(进程优先状态，进程优先级)，资源分配清单（程序段指针，数据段指针），处理机相关信息（寄存器的值）。
程序段：存放要执行的代码
数据段：存放在运行过程中的各种数据

进程的组织形式

链接方式：按进程状态将PCB分为多个队列，
索引方式：按照进程状态建立几张索引表，表的每项都指向一个PCB
以上两种方式操作系统都持有指向各个索引表的指针。

进程的特征

动态性：动态性是进程最基本的特征，进程是程序的一次执行过程，是动态的产生、变化、消亡
并发性：内存中有多个进程实体，各个进程可以并发执行
独立性：进程是能够独立运行，独立获取资源、独立接收调度的基本单位
异步性：各个进程按各自独立的，不可预知的速度向前推进，操作系统要提供“进程同步机制”来解决异步问题
结构性：每个进程都会配置一个PCB。结构上看，进程由程序段、数据段、PCB组成。

进程的状态

进程是程序的一次执行。在这个执行过程中，有时进程正在被CPU处理，有时又需要等待CPU服务，可见，进程的状态是会变化的。为了方便对进程的管理，操作系统需要将进程何力地划分为几种状态。
进程的三种基本状态
运行态（Running）、就绪态（Ready），阻塞态（Wait/Blocked）
Running:占有CPU，在CPU上运行（这时候的进程是占有其他资源和CPU）
Ready：已具备运行条件，但是没有空闲的CPU，所以出于闲置状态。（万事俱备，只欠CPU）
Wait/Blocked: 因等待某一事件而不能运行。（进程没有获得CPU和资源）
在单核处理器环境下，每一时刻最多只有一个进程出于运行态。（双核环境下可以同时有两个进程出于运行态）
另外两种状态
创建态（New）：进程正在被创建，操作系统为进程分配资源，初始化PCB
终止态（Terminated,又称结束态）：进程正在从系统中撤销，操作系统会回收进程拥有的资源，撤销PCB。

进程状态之间的转换

• 就绪态->运行态：进程被调度 运行态->就绪态：时间片执行完了，或者CPU开始执行优先级更高的进程

• 运行态->阻塞态：等待系统资源分配，或等待某一事件发生（进程的主动行为）

• 阻塞态->就绪态：资源分配到位，等待时间发生。（进程的被动行为）

• 创建态->就绪态：系统完成创建进程的相关工作 运行态->终止态：进程运行结束或者遇到了不可修复的错误或异常