為了使參與并發(fā)執(zhí)行的每個程序，包含數(shù)據(jù)都能獨立地運行，在操作系統(tǒng)中必須為之配置一個專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，稱為進(jìn)程控制塊（PCB，Process Control Block）。進(jìn)程與PCB是一一對應(yīng)的，用戶進(jìn)程不能修改。

進(jìn)程控制塊PCB的作用：

為了便于系統(tǒng)描述和管理進(jìn)程的運行，在OS的核心為每個進(jìn)程專門定義了一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——進(jìn)程控制塊PCB（Process　Control　Block）。PCB作為進(jìn)程實體的一部分，記錄了操作系統(tǒng)所需的，用于描述進(jìn)程的當(dāng)前情況以及管理進(jìn)程運行的全部信息，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PCB的作用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序（含數(shù)據(jù)）成為一個能獨立運行的基本單位，一個能與其他進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。

（１）PCB作為獨立運行基本單位的標(biāo)志。當(dāng)一個程序（含數(shù)據(jù)）配置了PCB后，就表示它已經(jīng)是一個能在多道程序環(huán)境下獨立運行的、合法的基本單位，也就具有取得OS服務(wù)的權(quán)力，如打開文件系統(tǒng)中的文件，請求獲得系統(tǒng)中的I/O設(shè)備，以及與其它相關(guān)進(jìn)程的進(jìn)行通信等。因此，當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建一個新進(jìn)程時，就為它建立了一個PCB。進(jìn)程結(jié)束時又回收其PCB，進(jìn)程于是也隨之消亡。系統(tǒng)是通過PCB感知進(jìn)程的存在的。事實上，PCB已成為進(jìn)程存在于系統(tǒng)中的唯一標(biāo)志。

（２）PCB能實現(xiàn)間斷性運行方式。在多道程序環(huán)境下，程序是采用停停走走間斷性的運行方式運行的。當(dāng)進(jìn)程因阻塞而暫停運行時，它必須保留自己運行時的CPU現(xiàn)場信息。在有了PCB后，系統(tǒng)就可以將CPU現(xiàn)場信息保存在被中斷進(jìn)程的PCB中，供該進(jìn)程再次被調(diào)度執(zhí)行時恢復(fù)CPU現(xiàn)場時使用。由此，可再次明確，在多道程序環(huán)境下，作為傳統(tǒng)意義上的靜態(tài)程序，因其并不具有保護(hù)或保存自己運行現(xiàn)場的手段，無法保證其運行結(jié)果的可再現(xiàn)性，從而失去運行的意義。

（３）PCB提供進(jìn)程管理所需要的信息。當(dāng)調(diào)度程序調(diào)度到某進(jìn)程運行時，只能根據(jù)該進(jìn)程PCB中記錄的程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存或外存中的始址指針，找到相應(yīng)的程序和數(shù)據(jù)；在進(jìn)程運行過程中，當(dāng)需要訪問文件系統(tǒng)中的文件或I/O設(shè)備時，也都需要借助于PCB中的信息。另外，還可根據(jù)PCB中的資源清單了解到該進(jìn)程所需的全部資源等。可見，在進(jìn)程的整個生命周期中，操作系統(tǒng)總是根據(jù)PCB實施對進(jìn)程的控制和管理。

（４）PCB提供進(jìn)程調(diào)度所需要的信息。只有處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程才能被調(diào)度執(zhí)行，而在PCB中就提供了進(jìn)程出于何種狀態(tài)的信息。如果進(jìn)程處于就緒狀態(tài)，系統(tǒng)便將它插入到進(jìn)程就緒隊列中，等待著調(diào)度程序的調(diào)度；另外在進(jìn)行調(diào)度時往往還需要了解進(jìn)程的其他信息，如在優(yōu)先級調(diào)度算法中，就需要知道進(jìn)程的優(yōu)先級。在有些較為公平的調(diào)度算法中，還需要知道進(jìn)程的等待時間和已執(zhí)行過的事件等。

（５）PCB實現(xiàn)與其他進(jìn)程的同步與通信。進(jìn)程同步機制是用于實現(xiàn)諸進(jìn)程的協(xié)調(diào)運行的，在采用信號量機制時，它要求在每個進(jìn)程中都設(shè)置有相應(yīng)的用于同步的信號量。在PCB中還具有用于實現(xiàn)進(jìn)程通信的區(qū)域或通信隊列指針等。

進(jìn)程控制塊中的信息：

在進(jìn)程控制塊中，主要包括以下幾個方面的信息：

（１）進(jìn)程標(biāo)識符：進(jìn)程標(biāo)識符用于唯一的表示一個進(jìn)程。一個進(jìn)程通常有兩種標(biāo)識符：①外部標(biāo)識符。為了方便用戶進(jìn)程對進(jìn)程的訪問，須為每一個進(jìn)程設(shè)置一個外部標(biāo)識符。它是由創(chuàng)建者提供的，通常由字母、數(shù)字組成。為了描述進(jìn)程的家族關(guān)系，還應(yīng)設(shè)置父進(jìn)程標(biāo)識及子進(jìn)程標(biāo)識。此外，還可設(shè)置用戶標(biāo)識，以指示擁有該進(jìn)程的用戶。②內(nèi)部標(biāo)識符。為了方便系統(tǒng)對進(jìn)程的使用，在OS中又為進(jìn)程設(shè)置了內(nèi)部標(biāo)識符，即賦予每一個進(jìn)程一個唯一的數(shù)字標(biāo)識符，它通常是一個進(jìn)程的序號。

（２）處理機狀態(tài)：處理機狀態(tài)信息也稱為處理機的上下文，主要是由處理機的各種寄存器中的內(nèi)容組成的。這些寄存器包括：①通用寄存器，又稱為用戶可視寄存器，它們是用戶程序可以訪問的，用于暫存信息，在大多數(shù)處理機中，有８～３２個通用寄存器，在RISC結(jié)構(gòu)的計算機中可超過１００個；②指令計數(shù)器，其中存放了要訪問的下一條指令的地址；③程序狀態(tài)字PSW，其中含有狀態(tài)信息，如條件碼、執(zhí)行方式、中斷屏蔽標(biāo)志等；④用戶棧指針，指每個用戶進(jìn)程都有一個或若干個與之相關(guān)的系統(tǒng)棧，用于存放過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址。棧指針指向該棧的棧頂。處理機處于執(zhí)行狀態(tài)時，正在處理的許多信息都是放在寄存器中。當(dāng)進(jìn)程被切換時，處理機狀態(tài)信息都必須保存在相應(yīng)的PCB中，以便在該進(jìn)程重新執(zhí)行是能再從斷點繼續(xù)執(zhí)行。

（３）進(jìn)程調(diào)度信息：在OS進(jìn)行調(diào)度時，必須了解進(jìn)程的狀態(tài)及有關(guān)進(jìn)程調(diào)度的信息，這些信息包括：①進(jìn)程狀態(tài)，指明進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)，它是作為進(jìn)程調(diào)度和對換時的依據(jù)；②進(jìn)程優(yōu)先級，是用于描述進(jìn)程使用處理機的優(yōu)先級別的一個整數(shù)，優(yōu)先級高的進(jìn)程應(yīng)優(yōu)先獲得處理機；③進(jìn)程調(diào)度所需的其他信息，它們與所采用的進(jìn)程調(diào)度算法有關(guān)，比如，進(jìn)程已等待CPU的時間總和、進(jìn)程已執(zhí)行的時間總和等等；④事件，是指進(jìn)程由執(zhí)行態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)所等待發(fā)生的事件，即阻塞原因。

（４）進(jìn)程控制信息：是指用于進(jìn)程控制所必須的信息，它包括：①程序和數(shù)據(jù)的地址，進(jìn)程實體中的程序和數(shù)據(jù)的內(nèi)存或外存地址，以便再調(diào)度到該進(jìn)程執(zhí)行時，能從PCB中找到其程序和數(shù)據(jù)；②進(jìn)程同步和通信機制，這是實現(xiàn)同步和進(jìn)程通信時必需的機制，如消息隊列指針、信號量等，它們可能全部或部分地放在PCB中；③資源清單，在該清單中列出了進(jìn)程在運行期間所需的全部資源（除CPU），另外還有一張已分配到該進(jìn)程的資源的清單；④鏈接指針，它給出了本進(jìn)程（PCB）所在隊列中的下一個進(jìn)程地PCB的首地址。

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