PCB

PCB中記錄了操作系統所需的，用於描述進程的當前情況以及控制進程運行的全部信息。PCB的作用是使一個在多道程序環境下不能獨立運行的程序（含數據），成為一個能獨立運行的基本單位，一個能與其他進程併發執行的進程。或者說，OS是根據PCB來對併發執行的進程進行控制和管理的。例如，當OS要調度某進程執行時，要從該進程的PCB中查處其現行狀態及優先順序；在調度到某進程后，要根據其PCB中所保存的處理機狀態信息，設置該進程恢復運行的現場，並根據其PCB中的程序和數據的內存始址，找到其程序和數據；進程在執行過程中，當需要和與之合作的進程實現同步，通信或者訪問文件時，也都需要訪問PCB；當進程由於某種原因而暫停執行時，又須將器斷點的處理機環境保存在PCB中。可見，在進程的整個生命期中，系統總是通過PCB對進程進行控制的，即系統是根據進程的PCB而不是任何別的什麼而感知到該進程的存在的。所以說，PCB是進程存在的唯一標誌。

PCB進程式控制制塊是進程的靜態描述，由PCB、有關程序段和該程序段對其進行操作的數據結構集三部分組成。

在Unix或類Unix系統中，進程是由進程式控制制塊，進程執行的程序，進程執行時所用數據，進程運行使用的工作區組成。其中進程式控制制塊是最重要的一部分。

進程式控制制塊是用來描述進程的當前狀態，本身特性的數據結構，是進程中組成的最關鍵部分，其中含有描述進程信息和控制信息，是進程的集中特性反映，是操作系統對進程具體進行識別和控制的依據。

PCB一般包括：

1.程序ID（PID、進程句柄）：它是唯一的，一個進程都必須對應一個PID。PID一般是整形數字

2.特徵信息：一般分系統進程、用戶進程、或者內核進程等

3.進程狀態：運行、就緒、阻塞，表示進程現的運行情況

4.優先順序：表示獲得CPU控制權的優先順序大小

5.通信信息：進程之間的通信關係的反映，由於操作系統會提供通信通道

6.現場保護區：保護阻塞的進程用

7.資源需求、分配控制信息

8.進程實體信息，指明程序路徑和名稱，進程數據在物理內存還是在交換分區（分頁）中

9.其他信息：工作單位，工作區，文件信息等

1 進程式控制制塊：進程式控制制塊的作用是使一個在多道程序環境下不能獨立運行的程序（包含數據），成為一個能獨立運行的基本單位，一個能與其它進程併發執行的進程。

2 程序段：是進程中能被進程調度程序在CPU上執行的程序代碼段。

3 數據段：一個進程的數據段，可以是進程對應的程序加工處理的原始數據，也可以是程序執行后產生的中間或最終數據。

在不同的操作系統中對進程的控制和管理機制不同，PCB中的信息多少也不一樣，通常PCB應包含如下一些信息。

1、進程標識符信息

每個進程都必須有一個唯一的標識符，可以是字元串，也可以是一個數字。UNIX系統中就是一個整型數。在進程創建時由系統賦予。進程標識符用於唯一的標識一個進程。一個進程通常有以下兩種標識符。

外部標識符。由創建者提供，通常是由字母、數字組成，往往是用戶（進程）訪問該進程使用。外部標識符便於記憶，如：計算進程、列印進程、發送進程、接收進程等。

內部標識符：為了方便系統使用而設置的。在所有的OS中，都為每一個進程賦予一個唯一的整數，作為內部標識符。它通常就是一個進程的符號，為了描述進程的家族關係，還應該設置父進程標識符以及子進程標識符。還可以設置用戶標識符，來指示該進程由哪個用戶擁有。

2、處理機狀態信息

說明進程當前所處的狀態。為了管理的方便，系統設計時會將相同的狀態的進程組成一個隊列，如就緒進程隊列，等待進程則要根據等待的事件組成多個等待隊列，如等待印表機隊列、等待等。處理機狀態信息主要是由處理機各種寄存器中的內容所組成。

通用寄存器。又稱為用戶可視寄存器，可被用戶程 序訪問，用於暫存信息。

指令寄存器。存放要訪問的下一條指令的地址。

程序狀態字PSW。其中含有狀態信息。（條件碼、執行方式、中斷屏蔽標誌等）

用戶棧指針。每個用戶進程有一個或若干個與之相 關的系統棧，用於存放過程和系統調用參數及調用地址。棧指針指向該棧的棧頂。

3.進程調度信息

在PCB中還存放了一些與進程調度和進程對換有關的信息。

（1）進程狀態。指明進程當前的狀態，作為進程調度和對換時的依據。

（2）進程優先順序。用於描述進程使用處理機的優先順序別的一個整數，優先順序高的進程優先獲得處理機。

（3）進程調度所需要的其他信息。（進程已等待CPU的時間總和、進程已執行的時間總和）

（4）事件。這是進程由執行狀態轉變為阻塞狀態所等待發生的事件。（阻塞原因）

進程上下文：

是進程執行活動全過程的靜態描述。包括計算機系統中與執行該進程有關的各種寄存器的值、程序段在經過編譯之後形成的機器指令代碼集、數據集及各種堆棧值和PCB結構。可按一定的執行層次組合，如用戶級上下文、系統級上下文等。

進程存在的唯一標誌：

在進程的整個生命周期中，系統總是通過PCB對進程進行控制的，亦即，系統是根據進程的PCB而不是任何別的什麼而感知到該進程的存在的，所以說，PCB是進程存在的唯一標誌。

1. 動態性

2. 併發性

3.獨立性

進程實體是一個能獨立運行的基本單位，同時也是系統中獨立獲得資源和獨立調度的基本單位。沒有建立進程的程序，不能作為一個獨立的單位參加運行。

4. 非同步性

5.結構特性

從結構上看，進程由程序段、數據段及PCB三部分組成。

1、進程的三種基本狀態

（1）就緒狀態（Ready）

當進程已經分配到除CPU以外的所有必要的資源后，只要能再獲得處理機，就可以立即執行。

（2）執行狀態（Running）（運行狀態）

指進程已獲得處理機而執行的狀態。

（3）阻塞狀態（Block）（等待狀態）

進程因為發生某個事件而暫停執行時的狀態（如：請求I/O、申請緩衝空間等）。有時也稱“等待”狀態或“睡眠”狀態。

2、進程狀態轉換

①就緒→執行：調度

②執行→等待：等待某個事件發生而睡眠

③等待→就緒：因等待的事件發生而喚醒

④執行→就緒：時間片用完或出現高優先

就緒狀態→執行狀態

處於就緒狀態的進程，當進程調度程序為它分配了處理機后，該進程便由就緒狀態變為執行狀態，正在執行的進程也稱為當前進程。

執行狀態→阻塞狀態

正在執行的進程因發生某件事件而無法執行。例如：進程請求訪問臨界資源，而該資源正被其它進程訪問，則請求該資源的進程將由執行狀態轉變為阻塞狀態。

執行狀態→就緒狀態

正在執行的進程，如果事件發生或中斷而被暫停執行，該進程便由執行狀態轉變為就緒狀態。（分時系統中，時間片用完；搶佔調度方式中，優先權高搶佔處理機）

執行狀態→終止狀態

當一個進程經完成或發生某事件，如程序中出現地址越界、非法指令等錯誤，而被異常結束時，進程將由執行狀態轉變為終止狀態。