文章目錄

• 一、馮諾依曼體系
• 二、操作系統(tǒng)（OS）
• • 1.概念
  • 2.設(shè)計(jì)OS的目的
  • 3.如何“管理”
  • 3.系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)和庫(kù)函數(shù)
• 三、進(jìn)程
• • 1.基本概念
  • 2.描述進(jìn)程-PCB
  • • task_struct-PCB的一種
    • task_ struct內(nèi)容分類
  • 3.查看進(jìn)程
  • • 1.ps命令
    • 2.`/proc`文件夾

一、馮諾依曼體系

了解進(jìn)程之前，首先了解一些基本知識(shí)，如——馮諾依曼體系：我們常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)，如筆記本。不常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)、如服務(wù)器，大部分都服從馮諾依曼體系。

主要由五大部件組成：

1.存儲(chǔ)器用來(lái)存放數(shù)據(jù)和程序

2.運(yùn)算器主要運(yùn)行算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并將中間結(jié)果暫存到運(yùn)算器中

3.控制器主要用來(lái)控制和指揮程序和數(shù)據(jù)的輸入運(yùn)行，以及處理運(yùn)算結(jié)果

4.輸入設(shè)備用來(lái)將人們熟悉的信息形式轉(zhuǎn)換為機(jī)器能夠識(shí)別的信息形式，常見(jiàn)的有鍵盤，鼠標(biāo)等

5.輸出設(shè)備可以將機(jī)器運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為人們熟悉的信息形式，如打印機(jī)輸出，顯示器輸出等

輸入單元：包括鍵盤，鼠標(biāo)，掃描儀，寫板等；
中央處理器（CPU）：含有運(yùn)算器和控制器等；
輸出單元：打印機(jī)、顯示器等。

關(guān)于馮諾依曼體系，需強(qiáng)調(diào)：

• 這里的存儲(chǔ)器指的是內(nèi)存
• 不考慮緩存情況，這里的CPU能且只能對(duì)內(nèi)存進(jìn)行讀寫，不能訪問(wèn)外設(shè)(輸入或輸出設(shè)備
• 外設(shè)(輸入或輸出設(shè)備)要輸入或者輸出數(shù)據(jù)，也只能寫入內(nèi)存或者從內(nèi)存中讀取。
• 一句話，所有設(shè)備都只能直接和內(nèi)存打交道。

特點(diǎn)：

• 馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的指令和數(shù)據(jù)均采用二進(jìn)制碼表示；
• 指令在存儲(chǔ)器中按順序存放，通常指令是按順序執(zhí)行的，特定條件下，可以根據(jù)運(yùn)算結(jié)果或者設(shè)定的條件改變執(zhí)行順序；
• 指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲(chǔ)器中，均可按地址尋訪；
• 指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來(lái)表示操作的性質(zhì)，地址碼用來(lái)表示操作數(shù)所在存儲(chǔ)器中的位置；

二、操作系統(tǒng)（OS）

1.概念

任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都包含一個(gè)基本的程序集合，稱為操作系統(tǒng)(OS)。籠統(tǒng)的理解，操作系統(tǒng)包括：

• 內(nèi)核（進(jìn)程管理，內(nèi)存管理，文件管理，驅(qū)動(dòng)管理）
• 其他程序（例如函數(shù)庫(kù)，shell程序等等）

2.設(shè)計(jì)OS的目的

• 與硬件交互，管理所有的軟硬件資源（操作系統(tǒng)也是‘軟件’）
• 為用戶程序（應(yīng)用程序）提供一個(gè)良好的執(zhí)行環(huán)境

在整個(gè)計(jì)算機(jī)軟硬件架構(gòu)中，操作系統(tǒng)的定位是：一款純正的“搞管理”的軟件，所以說(shuō)，操作系統(tǒng)最重要的作用也就是“管理”

3.如何“管理”

首先，操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理可以分為兩部分—— 描述（結(jié)構(gòu)體）+組織（鏈表）

描述使用自定義數(shù)據(jù)類型，如struct結(jié)構(gòu)體
組織：使用雙向鏈表對(duì)描述的內(nèi)容進(jìn)行組織

通過(guò)下圖觀察操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中的定位：

可以看到操作系統(tǒng)所在位置正是整個(gè)計(jì)算機(jī)的中間位置，起到了承上啟下的作用。

3.系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)和庫(kù)函數(shù)

在上面的圖中，我們看到操作系統(tǒng)上面的部分叫做系統(tǒng)調(diào)用接口，因此接下來(lái)就解釋一下系統(tǒng)調(diào)用接口和庫(kù)函數(shù)的區(qū)別。

系統(tǒng)調(diào)用接口：由操作系統(tǒng)內(nèi)核為程序員提供的一系列內(nèi)核函數(shù)，調(diào)用這些函數(shù)可以使用操作系統(tǒng)管理的資源；

庫(kù)函數(shù)：系統(tǒng)調(diào)用在使用上，功能比較基礎(chǔ)，對(duì)用戶的要求相對(duì)也比較高，所以，有心的開(kāi)發(fā)者可以對(duì)部分系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行適度封裝，從而形成庫(kù)，有了庫(kù)，就很有利于更上層用戶或者開(kāi)發(fā)者進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

查看函數(shù)類別

在linux系統(tǒng)中，我們可以使用man -函數(shù)名命令查看函數(shù)是系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)/庫(kù)函數(shù)，如果是系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，左上角顯示（2），庫(kù)函數(shù)左上角顯示（3）。

---

三、進(jìn)程

1.基本概念

首先了解程序：程序是經(jīng)過(guò)源代碼編譯出來(lái)的文件，這個(gè)文件是靜態(tài)的。
其次了解進(jìn)程：進(jìn)程是程序執(zhí)行的一個(gè)實(shí)例，是正在執(zhí)行的程序、是動(dòng)態(tài)的，從內(nèi)核的角度看，進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的實(shí)體。

2.描述進(jìn)程-PCB

• 進(jìn)程信息被放在一個(gè)叫做進(jìn)程控制塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，可以理解為進(jìn)程屬性的集合。
• 課本上稱之為PCB（process control block），Linux操作系統(tǒng)下的PCB是: task_struct。

task_struct-PCB的一種

• 在Linux中描述進(jìn)程的結(jié)構(gòu)體叫做task_struct。
• task_struct是Linux內(nèi)核的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它會(huì)被裝載到RAM(內(nèi)存)里并且包含著進(jìn)程的信息。

task_ struct內(nèi)容分類

• 標(biāo)示符(pid): 描述本進(jìn)程的唯一標(biāo)示符，用來(lái)區(qū)別其他進(jìn)程。(使用top命令可查看進(jìn)程pid)
• 狀態(tài): 任務(wù)狀態(tài)，退出代碼，退出信號(hào)等。
  進(jìn)程狀態(tài)可分為：
  R：運(yùn)行狀態(tài)
  S：可中斷睡眠狀態(tài)
  D：不可中斷睡眠狀態(tài)
  T：暫停狀態(tài)
  ?? ctrl+z：使得一個(gè)進(jìn)程變成暫停狀態(tài)，暫停后進(jìn)程任然是存在，不同于ctrl+c
  t：跟蹤狀態(tài)
  ?? 在gdb調(diào)試的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)
  X：死亡狀態(tài)
  Z：僵尸狀態(tài)
• 優(yōu)先級(jí): 相對(duì)于其他進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。
• 程序計(jì)數(shù)器: 程序中即將被執(zhí)行的下一條指令的地址。
• 內(nèi)存指針: 包括程序代碼和進(jìn)程相關(guān)數(shù)據(jù)的指針，還有和其他進(jìn)程共享的內(nèi)存塊的指針
• 上下文數(shù)據(jù): 進(jìn)程執(zhí)行時(shí)處理器的寄存器中的數(shù)據(jù)[休學(xué)例子，要加圖CPU，寄存器]。
• I／O狀態(tài)信息: 包括顯示的I/O請(qǐng)求,分配給進(jìn)程的I／O設(shè)備和被進(jìn)程使用的文件列表。
• 記賬信息: 可能包括處理器時(shí)間總和，使用的時(shí)鐘數(shù)總和，時(shí)間限制，記賬號(hào)等。
• 其他信息

3.查看進(jìn)程

1.ps命令

可以通過(guò)ps aux命令和ps-ef命令查看進(jìn)程狀態(tài)。也可以配合管道查看想觀察的進(jìn)程，如ps aux|grep [可執(zhí)行程序]，使用該命令可以查看指定進(jìn)程的狀態(tài)

2./proc文件夾

/proc`文件夾保存了當(dāng)前操作系統(tǒng)維護(hù)的所有進(jìn)程信息，每一個(gè)進(jìn)程都是一個(gè)文件夾。該文件夾下的文件以pid命名，代表每個(gè)進(jìn)程。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux——进程系列知识详述（操作系统、PCB进程控制块、查看进程状态等）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。