操作系统中进程、线程、并行并发基本概念

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1.进程的概念及组成

概念:

进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位(进程是资源分配的基本单位,例如jvm进程初始化,需要指定堆栈内存),它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的,是一个能独立运行的活动实体。多个进程间可以并发执行和交换信息。一个进程在运行时需要一定的资源,如CPU、存储空间及I/O设备等

组成:
  • 进程标识符:它是惟一的标志对应进程的一个标志符或数字;
  • 处理机状态:包括是处理机的各种寄存器内容信息;
  • 进程调度信息:表明该进程的执行状态;调度优先权:表示进程获取CPU的优先级别;进程之间通信信息:反映该进程与哪些进程有什么样的通信关系;
  • 进程控制信息:被保护的信息有:程序计数器程序状态字,各工作寄存器的内容等;资源需求、分配和控制方面的信息;进程实体信息:指出该进程的程序和数据的存储情况,在内存或外存的地址、大小等;族系关系:反映父子进程的隶属关系;其它信息:如文件信息、工作单位等
进程与程序:

进程是运程序的运行实例。好比播放的视频和视频文件(MP4文件)之间的关系。视频(进程)是动态的刻画事物,播放文件(程序)是静态的刻画事物


2.并行与并发的概念

  • 并发(Concurrent):多个事件在同一时间段内发生。操作系统是一个并发系统,各进程间的并发,系统与应用间的并发。操作系统要完成这些并发过程的管理。
  • 并行(parallel):是指在同一时刻发生。

3. 线程的基本概念及组成

  • 线程,有时也被称为轻量级进程(LWP) ,是一个基本的 CPU执行单元;它包含了一个线程 ID、一个程序计数器、一个寄存器组和一个堆栈。它与属于同一个进程的其它的线程共享代码段、数据段,以及其它的操作系统资源
  • 线程是在进程内用于调度和占有处理机的基本单位,它由线程控制表、存储线程上下文的用 户栈以及核心栈组成。
    调度:传统操作系统中,拥有资源的基本单位和独立调度分派的基本单位都是进程;而引入线程的操作系统中,线程是调度和分派的基本单位,进程则是资源分配的基本单位

4.进程与线程的主要区别

  • 进程是资源分配单位,而线程是调度和执行单位;线程不拥有系统资源,但线程可以访问所属进程的资源

  • 进程之间可以并发执行,同一进程内的多个线程也可以并发执行

  • 创建和撤销进程的系统开销远大于创建和撤销线程的系统开销

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