目录

一、操作系统

1、定义：

2、操作系统的基本功能：

二、进程

1、定义：

三、进程管理

1、PCB定义

（1）、身份标识

（2）、内存指针

（3）、文件描述符

2、操作系统是如何管理进程

（1）、描述进程

（2）、组织进程

四、进程调度（cpu分配）

1、状态

2、优先级

3、记账信息

4、上下文

五、内存管理（内存分配）

六、进程的虚拟空间地址

1、定义

2、进程通信

操作系统是计算机资源管理软件的统称。目前常见的操作系统有：Windows系列、Linux系列等，具体详情如下图所示：

进程相当于是一个程序完成一项任务的过程。同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。

可执行文件(.exe)相对于进程来说是静态的,只占用我们硬盘的内存，但当我们运行.exe文件时，操作系统就会把里面的信息加载到我们的内存中,并且运行其中的代码,因此就形成了一个进程。

在任务管理器中， 如下图所示这些在内存中运行的程序就相当于一个个进程。

每个进程都有自己的PCB，而PCB又包含是什么呢？

身份标识符pid也就相当于我们的身份证号，每个进程都有自己的pid。

内存指针指明了进程要执行的代码内存中的地方，以及这个进程执行中依赖的数据都在哪里。当运行一个.exe文件时，操作系统就会把这个文件加载到内存中，变成进程。

文件描述符表示进程中打开了哪些文件。在文件描述符表中，每个元素代表一个打开的文件，表中对应的下标就是文件描述符，因此可以将其看作是顺序表。

计算机内部要管理任何现实事物，都需要将其抽象成一组有关联的、互为一体的数据。因此我们可以通过类/对象来描述这一特征。这样，每一个 PCB 对象，就代表着一个实实在在运行着的程序，也就是进程。

操作系统再通过某些数据结构，例如链表、二叉树等把每个进程的PCB给串起来，便于进行增删查改的操作。

进程的调度是操作系统将CPU资源分配给各个进程。

以下属性便是为了实现进程调度：

状态描述了当前这个进程接下来应该怎么调度：就绪状态：随时可以去CPU上执行。 阻塞状态/睡眠状态：暂时不可以去CPU上执行。

每个进程所优先分配到的时间和空间。

统计了每个进程，都分别执行了多久、执行了哪些指令以及排队等了多久。记账的目的是给进程调度提供信息。

表示上次进程被调度出CPU的时候，当时程序的执行状态，下次进程上CPU的时候，就可以恢复之前的状态，然后继续往下执行。进程被调度出CPU之前，要把CPU中的所有的寄存器中的数据都给保存到内存中。 上下文也就相当于玩游戏时的存档，当退出游戏时保存进度，在下次打开游戏时可以继续从该处进行游戏。

注：为了便于讨论和理解，我们大部分的场景下假设是单CPU单核的计算机。操作系统对CPU资源的分配，采用的是时间模式 —— 不同的进程在不同的时间段去使用 CPU 资源。

操作系统对内存资源的分配，采用的是空间模式（不同进程使用内存中的不同区域，互相之间不会干扰）。

虚拟空间地址可以抽象为两个班级都有相同的学号，但是他们实际的所在的班级是不同的。

虚拟空间对于进程的作用在于“隔离性”，相比于线程来说进程之间不会相互影响，一个进程崩溃了也不会有影响其他的进程,每个进程都有这样的一份虚拟空间。

即使操作系统有这么多的进程，但同一时刻执行的进程不会很多。即使同一时刻执行了也不会用到进程虚拟空间所有的内存，只会显示真实使用的部分。

因为进程之间存在“隔离性”，所以想要多个进程配合工作，操作系统就提供了“进程间通信”，给进程之间提供一份公共资源，借助公共资源来通信。

进程是操作系统进行资源分配的最小单位，这意味着各个进程互相之间是无法感受到对方存在的。因此进程之间存在“隔离性”。但想要完成一个复杂的业务需求，往往需要通过多个进程配合来完成。因此进程之间就需要有进行“信息交换”的需求。进程间通信的需求就应运而生。

目前，主流操作系统提供的进程通信机制有如下：

注：网络是一种相对特殊的 IPC 机制，它除了支持同主机两个进程间通信，还支持同一网络内部非同一主机上的进程间进行通信。