【系统架构设计师】操作系统 - 进程管理 ① ( 进程概念 | 进程组成 | 进程与程序 | 进程与线程

一、进程管理

进程概念 : 进程（Process）是操作系统中程序的执行实例 , 是资源分配、调度的基本单位 ;

当一个程序被执行时 , 操作系统会为其创建一个进程 , 并为其分配所需的资源 , 如 : CPU、内存、I/O设备等 ;

进程组成 :

程序块 : 程序可执行代码 ;
进程控制块 : PCB , Process Control Block , 进程存在的标志 ;
- 进程ID ( PID ) , 又称为进程标识符
- 进程状态
- 程序计数器 ( PC ) , 程序执行位置信息
- CPU 寄存器
- 进程优先级
- 队列指针 : 用于链接同一状态的进程 ;
- 现场保护区 :
- 资源信息（如打开的文件、使用的内存等）
数据块 : 进程运行所需的数据资源 ;
- 数据段（data segment）：已初始化的全局变量和静态变量 ;
- 堆（Heap）：动态分配的内存区域 ;
- 栈（Stack）：用于存储函数调用信息、本地变量等 ;

进程与程序 :

进程与线程 :

对应关系 : 线程可以理解为进程的子单位 , 一个程序可以启动多个进程 , 一个进程可以启动多个线程 ;
调度主体 : 进程是资源分配、调度的基本单位 ( 资源包括 CPU ) , 线程只是 CPU 调度的基本单位 ;
资源共享 : 进程可以独立拥有资源 , 线程只能共享进程的资源 ;
- 线程只有自己的 CPU 调度相关资源 , 如 : PC 程序计数器 , 寄存器 , 栈等 ;
- 线程执行所需的内存地址空间、代码、数据、文件都要共享进程的资源 ;
主体通信 : 进程间通信 ( IPC ) 比较复杂，线程间通信 ( 共享内存 ) 比较简单 ;

对比项	进程（Process）	线程（Thread）
定义	进程是程序的执行实例，是资源分配的基本单位	线程是进程中的执行流，是CPU 调度的基本单位
资源独立性	进程拥有独立的资源（如内存、文件、I/O 设备）	线程共享进程的资源（如内存、文件）
通信方式	进程间通信（IPC）需要特殊机制（如管道、共享内存、消息队列）	线程间通信无需额外机制，共享全局变量即可
调度开销	进程切换开销较大（需要保存和恢复资源）	线程切换开销较小（只需保存少量寄存器信息）
运行关系	进程可以包含多个线程，但至少有一个主线程	线程属于某个进程，不能独立存在
崩溃影响	进程崩溃不会影响其他进程，除非有父子进程关系	线程崩溃可能导致整个进程崩溃
应用场景	适用于独立运行的应用（如浏览器、数据库）	适用于需要并行执行的任务（如多线程下载、并行计算）

进程是资源分配、调度的基本单位 ( 资源包括 CPU ) , 线程只是 CPU 调度的基本单位 ;

线程除了 CPU 调度相关资源可以独立拥有之外 , 其它资源都需要与其它线程共享 ;

线程不可共享资源 : CPU 调度相关资源不可共享 , 也就是线程独立拥有的资源 :

线程可共享资源 : 与 CPU 调度无关的资源需要与其它线程共享 , 这些资源的拥有者是进程 ;