进程：
进程是执行的程序，这是一种非正式的说法。进程不只是程序代码，程序代码有时被成为文本段(text section)（或者代码段(code section))。进程还包括当前活动，如程序计数器的值和处理器寄存器的内容等。另外进程通常还包括：进程的堆栈（包括临时数据，比如函数参数，返回地址和局部变量）和数据段（全局变量，常量，静态变量）,除此之外还有动态分配的内存堆(heap)。如图所示：
process_1.png
进程的状态
进程在执行时会改变状态。进程状态部分取决于进程的当前活动。
每个进程可能处于一下状态：
- 新的（new）： 进程正在创建。
- 运行（running）: 指令正在运行。
- 等待（waiting）: 进程等待某个事件发生（如I/O完成或者某个信号）。
- 就绪（ready）: 进程等待分配处理器。
- 终止（terminated） : 进程已经完成执行。
在这些状态中，一次只有一个进程可以在处理去上运行，但是许多进程可处于就绪或者等待状态。
他们的状态转移图如图所示:
process_state.png
进程控制块
操作系统内的每个进程都是由进程控制块(Process Control Block, PCB)来进行表示的。
PCB中包含了很多的特定的进程相关信息：
- 进程状态(state): 状态可以包括，新的，就绪，运行，等待和停止。
- 程序计数器(PC): 计数器表示进程将要执行的下一个指令的地址。CPU到进程和线程抽象的重要CPU物理寄存器。
- CPU寄存器(CPU register): 根据计算机体系结构的不同，寄存器的类型和数量也会不同。包括累加器，索引寄存器，堆栈指针，通用寄存器和其他条件码信息寄存器。在发生终端时，这些状态信息和程序计数器一起保存到PCB中，一边进行上下文的切换。
- CPU调度信息(CPU scheduling information): 这类信息包括进程的优先级和调度队列的指针和其他调度参数。
- 内存管理制度(memory-management information): 根据操作系统使用的内存系统，这类信息可以包括基地址和界限寄存器的值，页表和段表。
- 记账信息(accounting information)：这类信息包括CPU时间，实际使用时间时间期限，作业和进程数量等。
- I/O状态信息(I/O status information): 这类信息包括分配给进程的I/O设备列表，打开的文件列表。
PCB.png
在Linux中的进程表示：
linux 操作系统的进程控制块是采用C语言的结构体 task_struct 来表示，它位于内核的源代码目录内的头文件<linux/sched.h>。 这个结构体包含用于表示进程的所有必要信息，包括进程状态，调度和内存
管理信息，打开的文件列表，指向父进程的指针以及子进程，兄弟进程列表的指针。
具体的Linux进程相关的原来可以参考《Linux内核源码剖析》
进程的调度
调度队列
进程在进入系统时，会被加入作业队列(job queue)，这个队列包括系统内所有的进程。除此之外，系统还有一个就绪队列。它保存了驻留在内存中的，就绪的，等待运行的进程， 一般是一个链表结构来实现的。其头节点有两个指针，用于指向链表的第一个和最后一个PCB块；每个PCB有个指针指向队列里的下一个PCB。
系统还有其他队列。当一个进程被分配了CPU以后，它执行了一段时间，最终退出，或被中断，或等待特定事件发生(I/O事件完成)。假设进程向一个共享设备发出请求，由于具有许多进程，磁盘可能忙于其他进程的I/O进程，因此该进程可能需要等待磁盘。等待I/O设备的进程列表，也被放到了一个队列中，这个队列就是设备队列。每个设备都有属于自己的设备队列。
ready_queue_device_queue.png
CPU的调度可以用下面的图进行来进行表示：
进程调度实际表示.png
进程从开始到进入系统到结束一般都是在这个图中进行的，
- 进程进入系统后，加入到就绪队列中，这时进程处于就绪状态。
- 进程被调入到CPU中后，就进入到了运行状态。
- 运行时需要访问I/O设备，进程被放入设备队列中，进入挂起状态(或者等待状态)，直到I/O事件就绪后，在进入到就绪对列中。
调度程序
在上面的进程的整个生命周期中，进程会在各种调度队列中迁移。
操作系统为了调度必须按照一定的方式从这些队列中选择进程。进程选择通过调度程序（调度器）进行调度。
通常，对于有大量的需要执行进程的系统中。可能进程的任务不能全部加载到内存中，这个时候会有部分的进程保存在磁盘中。这部分磁盘的数据，他作为一个虚拟的内存池被称为虚拟内存。
调度程序可以分为长期调度程序和短期调度程序。
长期调度程序 会把在磁盘上的进程加载到内存，把最近不会被执行的进程从内存中挪出。
短期调度程序(CPU调度程序) 从就绪队列中选择进程分配CPU。
为什么会有两个调度程序？
这两种调度程序的主要区别是执行效率。短期调度程序必须经常为CPU选择新的进程。长期调度程序执行并不频繁，但是它控制着内存中进程的数量，也就是并发进程的程度。
长期调度程序他会进行认真的选择。一般根据进程的类型分为：I/O密集型进程和CPU密集型进程。
如果所有进程都是I/O密集型进程，那么I/O设备队列一直都是满的，而就绪队列是空的，短期调度程序就一直处于空闲。
当所有进程都是CPU密集型进程，那么I/O 设备对列都是空的，I/O设备就没有得到使用。所以长期调度程序是保证系统使用CPU和I/O设备平衡的。
上下文切换
进程间的切换是由调度器完成的。它们进行切换的过程如图所示：
process_switch_context.png
其中状态保存和状态回复的这一个过程成为上下文切换。
上下文的切换的时间与硬件支持是分不开的。
移动操作系统的多任务
由于移动设备的限制，早期版本的ios系统是不支持多任务的，但是在ios4 后，苹果系统编程的API中提供了多任务支持，允许前台程序（占用屏幕的程序）和后台程序（位于内存中，但不占用屏幕）。
但是也是有限制：
- 运行单个，长度有限的任务(例如:通过网络完成下载内存);
- 接受不了事件通知(如 新的电子邮件消息)
-
可长时间运行的后台程序(如 音频播放器)
由于电池寿命和内存的影响，Apple也可能会限制多任务。
Android系统对后台运行的运行没有这种限制，如果一个应用程序必须后台处理，那么这个应用必须使用 服务，也就是后台进行运行的，必须是独立的组件。以音频流程序为例：如果程序后台运行，那么服务会为后台应用继续发送音频文件到音频设备驱动程序。服务没有用户界面，并且占用内存少，因此为移动环境提供更高效的多任务支持。
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