一、定义

1. 进程 = 正在执行的程序。
2. 程序是静态文件，存储在硬盘；进程是动态实体，运行于内存。
3. 进程是操作系统资源分配、调度的基本单位。

二、引入进程的三大作用

1. 并发：多个程序宏观同时运行，提升 CPU 利用率，避免 CPU 闲置。
2. 资源管理：以进程为单位统一分配内存、I/O 外设等软硬件资源。
3. 隔离与保护：各进程拥有独立内存地址空间，单一进程崩溃不会干扰其他进程。

三、进程组成（进程映像）

1. 四段内存区域

1. 代码段 (Text)：存放程序二进制指令。
2. 数据段 (Data)：存放全局变量、静态变量。
3. 堆 (Heap)：运行时动态申请内存，对应malloc/new。
4. 栈 (Stack)：存储函数局部变量、调用栈帧、函数返回地址。

2. PCB 进程控制块（OS 管理进程的核心结构体）

操作系统依靠 PCB 管理每一个进程，内部保存信息：

• PID（进程 ID）：全局唯一数字，标识进程；
• 进程状态：就绪、运行、阻塞、新建、终止；
• 程序计数器 PC：记录下一条待执行指令的内存地址；
• CPU 寄存器集合：上下文切换时保存 / 恢复运算现场；
• CPU 调度信息：进程优先级、时间片配置；
• 内存管理信息：地址空间边界、基址 / 界限寄存器；
• 记账信息：进程累计 CPU 运行时长、资源统计；
• I/O 状态信息：进程打开的全部文件描述符、占用外设列表。

四、进程生命周期与五状态模型

基础状态流转链路

创建 (New) → 就绪 (Ready) → 运行 (Running) → 终止 (Terminated)

• 运行 → 阻塞 (Waiting)：进程等待 IO、输入等事件，主动让出 CPU；
• 阻塞 → 就绪：等待的事件完成，重新加入就绪队列；
• 运行 → 就绪：CPU 时间片耗尽，调度器强制切换进程。
• 

五种状态详细说明

1. 创建 New：操作系统新建进程，分配 PCB、初始化资源，未进入就绪队列。
2. 就绪 Ready：进程已配齐全部资源，仅缺少 CPU 时间片；多个就绪进程排队形成就绪队列。
3. 运行 Running：进程指令正在 CPU 上执行。
4. 阻塞 / 等待 Blocked：进程需要等待外部事件，此时分配 CPU 也无法运行，主动释放 CPU，事件完成后回到就绪。
5. 终止 Exit：程序正常结束或被信号杀死；系统回收内存、文件等全部资源，销毁 PCB。

所有状态切换由操作系统内核调度器 Scheduler 管控。

五、关键专业概念

1. 上下文切换 Context Switch CPU 从当前进程切换至另一进程：保存当前进程寄存器、PC、内存现场，加载目标进程运行环境；操作涉及大量内存读写，系统开销大。

2. IPC 进程间通信 进程内存相互隔离，无法直接交换数据，专用通信方式：管道、消息队列、共享内存、信号。

3. 并发 vs 并行

• 并发：同一时间段多任务交替执行；单核 CPU 依靠高速切换模拟同时运行，宏观并行、微观串行，解决多任务调度。
• 并行：同一时刻多任务真正同步执行；依赖多核 CPU，每个核心独立运行任务，直接提升程序运行效率。 一句话区分：并发是分时交替跑，并行是同一时刻同时跑。

进程与线程对比

拓展：

1. 僵尸进程：子进程退出后父进程未调用接口回收 PCB；kill -9无法清除，只能等待父进程结束或重启系统。
2. kill -9：发送 SIGKILL 强制终止进程，无法被程序捕获、忽略；对僵尸进程、内核态阻塞进程无效。
3. 守护进程 Daemon：后台常驻服务进程，脱离终端，父进程为 init 进程，持续提供服务。
4. 孤儿进程：父进程提前退出，遗留子进程由系统 init 进程接管并回收资源。
5. PID 规则：PID 为 int 类型数字，系统循环复用，达到最大值后重新从空闲小号分配。