作業系統 - 程序

程序

程序基本上是正在執行的程式。程序的執行必須以順序方式進行。

程序被定義為表示系統中要實現的基本工作單元的實體。

簡單來說，我們用文字檔案編寫計算機程式，當我們執行這個程式時，它就變成了一個程序，執行程式中提到的所有任務。

當程式載入到記憶體中併成為一個程序時，它可以分為四個部分——棧、堆、文字和資料。下圖顯示了主記憶體中程序的簡化佈局：

序號	組成部分及描述
1	棧程序棧包含臨時資料，例如方法/函式引數、返回地址和區域性變數。
2	堆這是在程序執行時動態分配給程序的記憶體。
3	文字段這包括由程式計數器的值和處理器的暫存器內容表示的當前活動。
4	資料段此部分包含全域性變數和靜態變數。

程式是一段程式碼，可以是一行或數百萬行。計算機程式通常由計算機程式設計師使用程式語言編寫。例如，這是一個用 C 程式語言編寫的簡單程式：

#include <stdio.h>

int main() {
   printf("Hello, World! \n");
   return 0;
}

計算機程式是由一系列指令組成的，當計算機執行這些指令時，它將執行特定任務。當我們將程式與程序進行比較時，我們可以得出結論：程序是計算機程式的動態例項。

執行特定任務的計算機程式的一部分稱為演算法。計算機程式、庫和相關資料的集合稱為軟體。

當程序執行時，它會經過不同的狀態。這些階段在不同的作業系統中可能有所不同，這些狀態的名稱也不是標準化的。

一般來說，程序一次只能處於以下五種狀態之一。

序號	狀態及描述
1	啟動這是第一次啟動/建立程序時的初始狀態。
2	就緒程序正在等待分配給處理器。就緒程序正在等待作業系統為其分配處理器，以便它們可以執行。程序可能在啟動狀態之後進入此狀態，或者在執行時被排程程式中斷以將 CPU 分配給其他程序。
3	執行一旦程序被作業系統排程程式分配給處理器，程序狀態將設定為執行，處理器將執行其指令。
4	等待如果程序需要等待資源（例如等待使用者輸入或等待檔案可用），則程序將進入等待狀態。
5	終止或退出一旦程序完成執行，或者被作業系統終止，它就會移動到終止狀態，在那裡它等待從主記憶體中刪除。

程序控制塊是作業系統為每個程序維護的資料結構。PCB 由一個整數程序 ID (PID) 標識。PCB 保留了跟蹤程序所需的所有資訊，如下表所示：

序號	資訊及描述
1	程序狀態程序的當前狀態，即它是否就緒、執行、等待或其他狀態。
2	程序許可權這是允許/不允許訪問系統資源所必需的。
3	程序 ID 作業系統中每個程序的唯一標識。
4	指標指向父程序的指標。
5	程式計數器程式計數器是指向此程序要執行的下一條指令的地址的指標。
6	CPU暫存器程序需要儲存在執行狀態以執行的各種 CPU 暫存器。
7	CPU排程資訊程序優先順序和其他排程資訊，這些資訊是排程程序所必需的。
8	記憶體管理資訊這包括頁表、記憶體限制、段表（取決於作業系統使用的記憶體）的資訊。
9	計費資訊這包括程序執行使用的 CPU 量、時間限制、執行 ID 等。
10	I/O 狀態資訊這包括分配給程序的 I/O 裝置列表。

PCB 的架構完全取決於作業系統，並且可能在不同的作業系統中包含不同的資訊。這是一個簡化的 PCB 圖：

在程序的整個生命週期中，都會為該程序維護 PCB，並且一旦程序終止，就會刪除 PCB。

列印頁面

序號	狀態及描述
1	啟動這是第一次啟動/建立程序時的初始狀態。
2	就緒程序正在等待分配給處理器。就緒程序正在等待作業系統為其分配處理器，以便它們可以執行。程序可能在啟動狀態之後進入此狀態，或者在執行時被排程程式中斷以將 CPU 分配給其他程序。
3	執行一旦程序被作業系統排程程式分配給處理器，程序狀態將設定為執行，處理器將執行其指令。
4	等待如果程序需要等待資源（例如等待使用者輸入或等待檔案可用），則程序將進入等待狀態。
5	終止或退出一旦程序完成執行，或者被作業系統終止，它就會移動到終止狀態，在那裡它等待從主記憶體中刪除。