进程和线程（一）
进程和线程（一）
1、进程与进程状态
进程，就是一个正在执行的程序，对于进程而言，它分为五个实体部分，分别是：
1、（操作系统OS运行管理程序）数据结构P
2、（运行程序的）内存代码C
3、（运行程序的）内存数据D
4、（运行程序的）通用寄存器R
5、（OS控制程序执行的）程序状态字信息psw
从概念上来说，进程可以基本分为7个状态：
运行态：进程占有处理器运行
就绪态：进程具备运行条件等待处理器运行
阻塞/等待态：进程由于等待资源、输入输出、信号而不具备运行条件
新建态：刚刚创建的进程，操作系统还没有把它加入到可执行进程组中，通常是进程控制块已经创建但还没有加载到内存中的新进程
退出态：操作系统从可执行进程中释放的进程，或者是因为它自身停止了，或是因为某种原因被取消。
阻塞/挂起态：进程在外存中并等待一个事件
就绪/挂起态：进程在外存中，但是只要被载入内存就可以执行
进程状态转换：
导致进程挂起的原因：交换、其他OS原因、交互式用户请求、定时、父进程请求
2、进程描述
描述一个进程，首先我们就要提到进程控制块PCB。
PCB是OS用于记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构。也就是进程的第一、第五个实体部分。
借助PCB，OS可以全面的管理进程的物理实体，刻画进程的执行现状，控制进程的执行。
而进程控制块又是由三大典型信息所构成：
进程标识信息
标识信息，用于存放唯一标识该程的信息此进程的标识符（Process ID，简称进程ID）创建这个进程的进程（父进程）标识符用户标识符（User ID，简称用户ID）
进程状态信息
也称现场信息，用于存放该进程运行时的处理器现场信息，包括：用户可见寄存器内容：数据寄存器、地址寄存器控制与状态寄存器内容：PC、IR，PSW栈指针内容：核心栈与用户栈指针
进程控制信息
用于存放于管理、调度进程有关的信息，包括：进程状态（七态）优先级调度相关信息事件：进程在继续执行前等待的事件标识
然而，仅仅是进程控制块还不够，从我们最开始提到的进程的五大实体部分可以看出，进程还有代码以及相关的数据。
这里，我们用进程映像来表示某一时刻进程的内容及其执行状态集合。
进程映像包含以下内容：
进程控制块：保持进程的标识信息、状态信息和控制信息
进程程序块：进程执行的程序空间
进程数据块：进程处理的数据空间，包括数据、处理函数的用户栈和可修改的内存
程序核心栈：进程在内核模式下运行时使用的堆栈，中断或者系统过程使用
除了进程映像之外，我们还需了解进程的上下文。
所谓的进程上下文，就是一个进程在执行的时候，CPU的所有寄存器的值、进程的状态以及堆栈上的内容，当内核需要切换到另一个进程时，它需要保存当前进程的所有状态，即保存进程的上下文，以便再次执行该进程时，能恢复切换时的状态，以便继续执行。
它包括以下：
用户级上下文：用户程序块/用户数据区/用户栈/用户共享内存
寄存器上下文：psw/栈指针/通用寄存器
系统级上下文：pcb/内存区表/核心栈
3、进程控制和管理
进程创建、进程撤销、进程阻塞、进程唤醒、进程挂起、进程激活
进程创建：进程表加一项，申请PCB并初始化，生成标识，建立映像，分配资源，移入就绪队列
进程撤销：从队列中移除，归还资源，撤销标识，回收PCB，移除进程表项
进程阻塞：保持现场信息，修改PCB，撤销标识，移入等待队列，调度其他进程执行
进程唤醒：等待队列中移出，修改PCB，移入就绪队列（该进程优先级高于运行进程触发抢占）
进程挂起：修改状态并出入相关队列，收回内存等资源送至对换区
进程激活：分配内存，修改状态并出入相关队列
进程切换和模式切换
进程切换是指从正在运行的进程中回收处理器。让待运行进程来占用处理器运行。
进程切换的实质就是被中断运行进程与待运行进程的上下文切换
切换过程是：保存被中断进程的上下文转向进程调度恢复待运行进程的上下文
进程切换必须在操作系统内核模式下完成，这就需要模式切换
模式切换又称为处理器状态切换，包括：
用户模式切换到内核模式 中断/异常/系统调用:中断用户进程执行而触发
内核模式到用户模式 OS执行中断返回指令：将控制权交还用户进程而触发
模式切换的基本工作任务由中断装置完成
正向模式切换：
处理器模式转换为内核模式，保存当前进程的PC/PSW值到核心栈，转向中断/异常/系统调用处理，程序中断返回，指令完成
逆向模式切换：从待运行进程核心栈中弹出PSW/PC值，处理器模式转为用户模式
进程切换的工作流程
（中断/异常等触发）正向模式并压入PSW/PC
保存被中断进程的现场信息
处理具体的中断/异常
把被中断进程的系统堆栈指针SP值保存到PCB
调整被中断进程的PCB信息，如进程状态
把被中断的PCB加入相关队列
选择下一个占用CPU运行的进程
修改被选中进程的PCB信息，如进程状态
设置被选中进程的地址空间，恢复存储管理信息
恢复被选中进程的SP值到处理器寄存器SP
恢复被选中进程的现场信息进入处理器
（中断返回指令触发）逆向模式转换并弹出PSW/PC