1.进程的内存结构🍊

1. 程序加载到内存之后就变成了一个进程，进程在内存当中的一个结构有：

文本段（text section）：存放程序代码

栈（stack）：存放局部变量和函数返回地址

数据段（data section）：存放全局变量和静态变量（static）

堆（heap）：程序运行时的动态内存分配

SP（Stack Pointer）：堆栈指针

PC（Program counter）：程序计数器

【程序分析题】

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int global = 100;void f(int x, int y) {int local = 50;int *p = (int *)malloc(100);// 假设在此处进行一些操作free(p);
}int main() {static int s = 20;int a = 30;f(a, global);return 0;
}

①全局变量global存储在内存的哪个区域？

全局变量global存储在数据段（Data Segment）。

②函数f中的局部变量local存储在内存的哪个区域？

函数f中的局部变量local存储在栈（Stack）中。

③函数f中通过malloc分配的内存位于哪个区域？

函数f中通过malloc分配的内存位于堆（Heap）。

④函数main中的静态变量s存储在内存的哪个区域？

函数main中的静态变量s存储在数据段（Data Segment）。

⑤在函数f执行过程中，当调用malloc时，栈指针（SP）和程序计数器（PC）会如何变化？

当函数f调用malloc时，栈指针（SP）会向低地址方向移动（因为栈是从高地址向低地址生长），为局部变量local和指针p在栈上分配空间；程序计数器（PC）会指向malloc函数在内存中的代码位置（位于文本段，Text Segment），执行malloc函数的二进制指令，然后在堆上分配 100 字节的内存，堆指针会相应调整以指向新分配的内存块。

2.进程的状态

三状态

运行态 / 执行态（Running）：此时进程的代码在CPU上运行

就绪态（Ready）：进程具备运行条件，等待分配CPU

等待态 / 阻塞态（Waiting/Blocked）：进程在等待某些事件的发生（比如IO操作结束或是一个信号），不具备运行条件

进程何时离开CPU

内部事件：进程主动放弃(yield)CPU，进入等待/终止状态；使用I/O设备，(非)正常结束（除零异常）。

外部事件：进程被剥夺CPU使用权，进入就绪状态，这个动作叫抢占(preempt)；时间片到达，高优先权进程到达。

五状态

七状态

挂起状态可以分为两种：

阻塞挂起状态：进程在外存(硬盘)并等待某个事件的出现；

就绪挂起状态：进程在外存(硬盘)，但只要进入内存，即刻立刻运行。

---

【简答题】进程的三状态/五状态/七状态具体是什么？

三状态模型是最简单的进程状态模型，包括：

（1）运行（Running）： 进程正在使用CPU，其指令正在执行。

（2）就绪（Ready）： 进程具备执行条件，可以获得CPU执行，但当前未被分配CPU。

（3）阻塞（Blocked/Waiting）： 进程正在等待某个事件发生（如I/O操作完成），暂时不能执行。

五状态模型增加了对进程创建和终止的支持，包括：

（1）新建（New）：进程正在被创建，系统尚未对其进行完全初始化。

（2）就绪（Ready）：已准备好运行，但未获得CPU。

（3）运行（Running）：正在使用CPU执行。

（4）阻塞（Blocked/Waiting）：等待事件（如I/O）完成。

（5）终止（Terminated/Exit）：进程执行完成或被终止，等待操作系统进行清理。

七状态模型详细描述了进程切换的多个转变状态，具体状态可能因设计而异，一般包括：

（1）新建（New）：进程正在被创建，系统尚未对其进行完全初始化。

（2）就绪（Ready）：已准备好运行，但未获得CPU。

（3）运行（Running）：正在使用CPU执行。

（4）阻塞（Blocked/Waiting）：等待事件（如I/O）完成。

（5）终止（Terminated/Exit）： 进程执行完成或被终止，等待操作系统进行清理。

（6）挂起就绪（Ready Suspended）： 进程已被挂起，但若从挂起中恢复即可直接运行。

（7）挂起阻塞（Blocked Suspended）： 进程处于阻塞状态，并已被挂起。

3.进程的切换 

中断是触发事件，可能会导致上下文切换，而进程切换是上下文切换在进程层面的一种体现。

进程切换是上下文切换的一种特殊情况，它特指 CPU 从一个进程的执行切换到另一个进程的执行。而上下文切换是指在多任务操作系统中，CPU 从一个进程（或线程）的运行环境切换到另一个进程（或线程）的运行环境的过程。

切换时机

进程需要进入等待状态（主动）

进程被抢占CPU而进入就绪状态（被动）

切换过程

保存被中断进程的上下文信息（Context）

修改被中断进程的控制信息（如状态等）

将被中断的进程加入相应的状态队列

调度一个新的进程并恢复它的上下文信息

【简答题】进程的上下文都包含哪些具体的内容？

进程的上下文主要包含以下两个方面：

(1) 运行实体： 栈、堆、数据段和文本段以及与之相关联的程序计数器（PC）、栈指针（SP）、通用寄存器等。

(2) 进程控制块（PCB）信息： 进程标识符（PID）、进程状态、优先级、打开的文件列表等。

4.通过系统调用创建新进程

system()

fork()

exec()

5.进程通讯

什么是进程通信？进程通信是指在操作系统中，不同的进程之间交换数据和信息的方式。其主要目的是为了在多进程环境中实现同步、资源共享和数据共享。