进程

程序描述要执行的指令和数据，可以以可执行文件、脚本等形式存在。进程是程序运行时由操作系统管理的执行环境，包括地址空间、已打开的资源和管理信息。一个程序可以启动多个进程，它们的运行状态彼此独立，但可以共享某些内存或资源。

进程中的线程是调度和执行的单位：同一进程的线程通常共享进程地址空间与资源，各自具有程序计数器、寄存器和调用栈等执行状态。下面用单线程进程的简化模型说明状态变化。

进程使用虚拟地址空间。一个常见的简化布局包括代码、已初始化数据、零初始化的静态数据、堆和调用栈：

具体分段、地址顺序和增长方向由平台、程序与运行时决定，不是所有系统都遵循同一张示意图。进程地址空间可以映射共享内存或同一份只读代码，独立的虚拟地址空间不代表每个物理页都必须单独复制。

在单线程进程的五状态模型中，进程可以处于新建、就绪、运行、阻塞或终止状态：

调度使就绪转为运行；抢占或时间片到期可使运行转为就绪；需要等待的操作使运行转为阻塞；事件完成后阻塞转为就绪。只有真正需要等待时，I/O请求才会导致阻塞。

这是教学模型。实际系统常以线程为调度单位；多线程进程可以同时有运行、就绪或等待中的线程，不能简单用一个状态概括所有线程。

内核维护进程标识、地址空间、资源和调度所需信息。这些管理信息通常概括为进程控制块（PCB），具体结构和名称随操作系统不同。

页表参与虚拟地址到物理内存的映射与访问权限检查。文件描述符表让进程引用已打开的文件、管道或套接字等资源；不同描述符也可能引用共享的打开文件状态，不能一概认为文件位置总是各自独立。

当CPU转去执行另一个线程时，内核需要保存和恢复必要的执行状态，并按需要切换地址空间。切换发生在线程之间；同一进程内的线程通常共享地址空间，跨进程切换则可能需要更换地址空间相关状态。调度器决定下一个运行的线程，见进程调度。

切换需要时间，期间CPU执行的是内核的保存、恢复和调度工作；实际代价依赖平台、缓存状态和切换类型，不能仅凭这段示意给出固定数值。

选择调度、等待和完成等事件，查看简化的进程状态转换。它展示单线程模型，不代表一个多线程进程的全部线程状态。