11001周志遠教授作業系統_第7A講 Ch3:Processes Concept

[@doge7562]

# Process Control Block (PCB) 與 Process Life Cycle
## PCB 的重要性
### 定義
PCB 是作業系統用來管理進程的一種數據結構，包含了進程的各種信息。
### 作用
- 記錄進程的狀態（New, Ready, Running, Waiting, Terminated）
- 保存進程的上下文信息（程序計數器、寄存器等）
- 管理進程的資源（文件、內存等）
### 內容
- 狀態
- 程序計數器
- 寄存器
- 內存管理信息
- I/O 狀態
- 賬戶信息
- 其他控制信息
## Process 的生命週期
### 五種狀態
1. **New**：進程被創建
2. **Ready**：進程準備好執行，等待分配 CPU
3. **Running**：進程正在執行
4. **Waiting**：進程等待某個事件（如 I/O 完成）
5. **Terminated**：進程結束
### 狀態轉換
- **New -> Ready**：進程初始化完成
- **Ready -> Running**：調度器選中進程
- **Running -> Waiting**：進程等待事件
- **Waiting -> Ready**：事件完成
- **Running -> Terminated**：進程正常結束或異常終止
## Context Switch
### 定義
將 CPU 從一個進程(process)切換到另一個進程(process)的過程。
### 過程
1. 保存當前進程的狀態到 PCB
2. 載入新進程的狀態到 CPU
### 開銷
- 浪費 CPU 時間
### 優化
- 減少寄存器數量(但是現在電腦的設計不容易這樣做)
- 硬件支持（多個寄存器組直接做切換，這樣就不需要重新load資料來處理。但是register很貴）
- 優化內存訪問
## Process 與 Thread 的區別
### Process
- 重量級
- 獨立的內存空間
### Thread
- 輕量級
- 共享同一進程的內存空間

[@huaitehuang5419]

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