说明：本文为个人学习笔记，内容参考王道《操作系统》网课与配套讲义，按个人理解整理总结，仅用于学习交流，如有疏漏欢迎指正。
摘要
本文梳理操作系统中进程的核心知识：进程的概念与特征、PCB 与组成结构、三态/五态模型、进程控制原语（创建、终止、阻塞与唤醒）以及进程通信方式（共享存储、消息传递、管道）。
1. 进程的概念和特征
1.1 概念（常见表述）
进程的典型定义：
- 进程是一个正在执行程序的实例。
- 进程是程序及其数据从磁盘加载到内存后，在 CPU 上执行的过程。
- 进程是一个具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程。
1.2 特征（四个基本特征）
- 动态性：有产生、运行、消亡的过程。
- 并发性：多个进程在一段时间内并发推进。
- 独立性：进程是资源分配与调度的基本单位。
- 异步性：推进速度不可预知，需要同步机制保证正确性。
2. 进程的组成
进程由三部分组成，其中最核心是 PCB（进程控制块）：
- PCB（Process Control Block）
- 程序段
- 数据段
记忆点：PCB 是进程存在与管理的关键依据。
3. 进程的状态与转换
五种状态（前三种为基本状态）：
- 运行态（Running）：占用 CPU，正在执行。
- 就绪态（Ready）：具备运行条件，仅缺 CPU，等待调度。
- 阻塞态（Blocked/Waiting）：等待事件/资源（除 CPU 外），暂停推进。
- 创建态（New）：正在创建，尚未进入就绪队列。
- 终止态（Terminated）：正在结束并从系统消失。
就绪态 vs 阻塞态
- 就绪态：只缺 CPU。
- 阻塞态：缺 事件/资源（I/O、信号、锁、数据等）。
3.1 三态模型
3.2 五态模型
4. 进程控制（原语）
操作系统中，进程控制常通过原语实现。
原语特点：
- 执行期间不可中断（原子性）
- 通常在内核态完成
- 保证进程控制操作一致、正确
4.1 进程的创建（Create）
父子进程关系：
- 创建者为父进程，被创建者为子进程
- 子进程可继承父进程部分资源；结束时资源归还父进程/系统
创建原语典型步骤：
- 分配 PID，申请空白 PCB（PCB 有限，失败则创建失败）。
- 分配资源（内存、文件、I/O 设备、CPU 时间等）。
- 初始化 PCB（标志信息、CPU 状态等），设置优先级等调度信息。
- 插入就绪队列，等待调度运行。
4.2 进程的终止（Exit / Terminate）
终止原因：
- 正常结束
- 异常结束（越界、保护错、非法指令、特权指令错、超时、算术溢出、I/O 故障等）
- 外界干预（用户/OS/其他进程请求结束）
终止原语典型步骤：
- 检索 PCB，读取状态。
- 若处于运行态，终止执行并释放 CPU。
- 若有子进程，通常先终止所有子进程（依系统策略）。
- 回收资源（归还父进程或 OS）。
- PCB 出队并释放。
4.3 进程的阻塞与唤醒（Block/Wakeup）
阻塞（Block）
触发：等待事件/资源（I/O 完成、数据到达、资源可用等）
流程：
- 找到进程 PCB。
- 若为运行态：保存现场，置为阻塞态，停止运行。
- 进入对应事件的等待队列，CPU 让给其他就绪进程。
唤醒（Wakeup）
触发：等待事件发生（I/O 完成、资源可用等）
流程：
- 在等待队列中找到目标 PCB。
- 移出等待队列，置为就绪态。
- 插入就绪队列，等待调度。
配对关系
- Block 与 Wakeup 必须成对使用：只阻塞不唤醒会导致进程长期等待（死等/永久阻塞）。
5. 进程通信
- 低级通信：以 PV 操作 等为代表（更偏同步互斥与简单控制）。
- 高级通信：高效传输大量数据，主要三类：
- 共享存储
- 消息传递
- 管道通信
6. 小结
- 进程的核心：PCB。
- 状态区分关键：就绪只缺 CPU；阻塞缺事件/资源。
- 进程控制靠原语：创建 / 终止 / 阻塞 / 唤醒（Block/Wakeup 配对）。
- 通信三类：共享存储 / 消息传递 / 管道通信。