进程相关概念

程序和进程

程序：是指编译好的二进制文件，在磁盘上，不占用系统资源(cpu、内存、打开的文件、设备、锁…)
进程：是一个抽象的概念，与操作系统原理联系紧密。进程是活跃的程序（程序员角度），占用系统资源，分配资源的基本单位（操作系统角度）。在内存中执行。(程序运行起来，产生一个进程)

进程与程序的关系

程序就好像剧本，而进程呢就像一台戏。
同一个剧本可以在多个舞台同时上演。同样，同一个程序也可以加载为不同的进程(彼此之间互不影响)

程序占用磁盘空间，不占用系统资源
进程占用系统资源
程序没有生命周期，进程有生命周期

并发

并发：在操作系统中，一个时间段中有多个进程都处于已启动运行到运行完毕之间的状态。但，任一个时刻点上仍只有一个进程在运行。
例如，当下，我们使用计算机时可以边听音乐边聊天边上网。若笼统的将他们均看做一个进程的话，为什么可以同时运行呢，因为并发。

单道程序设计

所有进程一个一个排对执行。若 A 阻塞，B 只能等待，即使 CPU 处于空闲状态。而在人机交互时阻塞的出现时必然的。所有这种模型在系统资源利用上及其不合理，在计算机发展历史上存在不久，大部分便被淘汰了。
就是一群人排队，必须等前面人把事情处理完，前面人如果生病了或者突然有事走了，后面人不能办事，必须等前面的人回来办完才能轮到自己

多道程序设计

在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。多道程序设计必须有硬件基础作为保证。

时钟中断

即为多道程序设计模型的理论基础。并发时，任意进程在执行期间都不希望放弃 cpu。因此系统需要一种强制让进程让出 cpu 资源的手段。时钟中断有硬件基础作为保障，对进程而言不可抗拒。操作系统中的中断
处理函数，来负责调度程序执行。

分时复用

在多道程序设计模型中，多个进程轮流使用 CPU(分时复用 CPU 资源)。而当下常见 CPU 为纳秒级，1 秒可以执行大约 10 亿条指令。由于人眼的反应速度是毫秒级，所以看似同时在运行。 1s=1000ms,1ms=1000us,1us=1000ns 1000000000
实质上，并发是宏观并行，微观串行！

CPU和MMU

硬盘存储容量大，速度慢，磁盘把数据放到内存中，内存按理说可以直接把数据放到cpu中寄存器中去执行，但是为了提高效率，又在中间加了一个缓存Cache（缓冲区），通过Cache进入CPU

进到CPU中并不是整个程序，而是一条一条指令，以二进制形式处理，而从Cache进入CPU处理之前，要先经过预处理，编译，汇编，链接把程序中的每一条指令变为二进制

预取器

从cache中把指令取出来，交给译码器译码

译码器

分析指令干什么，要用什么寄存器

算术逻辑单元（ALU）

执行+，<<运算，所有的运算都是通过+，<<模拟出来。计算完后，把数据给CPU中的寄存器堆。再给缓存

MMU

两个相同的程序，运行两次，产生两个进程，用户块映射的物理内存不一样（因为进程彼此独立），但内核块映射的区域是一样的，PCB(进程描述符)位于内核空间当中，但是两个进程的PCB不一样，位于同一块物理内存里。

右边是虚拟地址空间，在程序运行时产生，虚拟内存其实不存在，所有的数据实际是放在内存条中，所以存在一个对映的关系，一个1GB的实际内存，如何编写出来4GB的虚拟内存？

虚拟地址，可用地址范围有4GB
例如：0x804a400 int a =10;//此时的地址是虚拟地址，它对应的实际地址是另外一个值
MMU就是帮忙对应虚拟地址和实际地址，也就是映射
另外一个问题，虚拟地址空间中，0~3GB是用户可以使用的大小，而3~4GB是内核空间，内核可以访问用户的空间，但用户访问不了内核的，但是实际内存中，并没有什么用户和内核的划分，所以需要有个东西来制定相应的访问权限的问题。
MMU设置修改内存访问级别的问题

进程描述符PCB

我们知道，每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）来维护进程相关的信息
，Linux 内核的进程控制块是 task_struct 结构体。
/usr/src/linux-headers-3.16.0-30/include/linux/sched.h 文件中可以查看 structtask_struct 结构体定义。
PCB中的主要成员如下

进程 id。系统中每个进程有唯一的 id，在 C 语言中用 pid_t 类型表示，其实就是一个非负整数。
进程的状态，有就绪、运行、挂起、停止等状态。

进程切换时需要保存和恢复的一些 CPU 寄存器。

  这里说一下，之前说过，CPU分时机制，可以在一个进程突然有事，不能运行的情况下，再运行其他程序，等这个程序可以运行时再再次运行，所以CPU寄存器中就保存了这个程序在离开时的状态，等这个程序再次回来时恢复

描述虚拟地址空间的信息。

 虚拟地址与物理地址的对应关系，MMU中使用一张表记录改信息，这张表MMU维护，存储在PCB中

描述控制终端的信息。
当前工作目录（CurrentWorkingDirectory）。
umask 掩码。用来保护文件创建或者修改的权限
文件描述符表，包含很多指向 file 结构体的指针。
和信号相关的信息。
用户 id 和组 id。
会话（Session）和进程组。
进程可以使用的资源上限（ResourceLimit）。

进程状态

进程状态保存在PCB，进程基本的状态有 5 种。分别为初始态，就绪态，运行态，挂起态与终止态。其中初始态为进程准备阶段，常与就绪态结合来看。

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