进程
程序执行模型：
CPU + I/O
进程：进程是一个正在运行的程序的实例（A program in execution），是 CPU 资源分配和调度的最小单元
进程包含的维度：
a. 所处理的数据
b. 所运行的程序
c. 所处于的状态（PCB）
进程的状态：
(1) 运行态：正在 CPU 上运行的状态
(2) 就绪态：已就绪但没有被调度程序选中
(3) 阻塞态：进程在等待资源的状态
(4) 创建态：操作系统为进程分配资源，初始化PCB
(5) 终止态：操作系统回收进程所拥有的资源，撤销PCB
状态之间的转换关系如下：
运行态 → 就绪态 → 阻塞态
运行态 ←→ 阻塞态
进程控制块（Process Control Block）
一个进程对应一个 PCB
操作系统的内存管理：
就是让进程在不同队列之间切换
作业队列：希望执行但还没有执行的进程组成的队列
就绪队列：所有就绪状态的进程都放在一个就绪队列
等待队列：每种资源对应一个队列，所以会有多个等待队列
进程的实现
操作系统内核维护一个进程表，也称为进程控制块（PCB）。进程表项为一个进程启动的上下文信息，包括进程管理（寄存器，PC，PSW，调度信息，打开文件的状态等）、存储管理（代码段、数据段、堆栈段指针等）、文件管理（目录、PID等）信息，进程切换运行态时会把上下文信息读取或写入 PCB。
进程操作：
创建子进程：分配 PCB 号：分配资源；
分配资源的两种方式：
a. 复制父进程的所有资源
b. 等待操作系统分配资源
线程
线程是 CPU 资源调度的最小单元
线程相对于进程的优势：
a. 响应快
b. 资源共享
c. 节约内存
引入线程机制之后的变化：
1. 进程是分配资源的基本单位，线程是调度的基本单位
2. 引入线程后，各线程间也能并发，提升了并发度
3. 线程间并发不需要切换上下文，系统开销小
线程的实现方式
1. 用户级线程 （用户管理）
2. 内核级线程 （操作系统内核管理）
3. 组合实现方式
操作系统只看得见内核级线程，因此只有 内核级线程 才是处理器分配的单位
多线程模型
1. 多对一模型（用户级线程）
优点：进程管理开销小，效率高
缺点：并发度低（一个线程阻塞会导致整个进程阻塞）
2. 一对一模型（内核级线程）
优点：并发度高
缺点：进程管理开销大
3. 多对多模型（组合实现）
优点：并发度高、进程管理开销小
CPU 的调度算法
CPU 调度器的使命：
从内存中就绪队列中，选取一个进程；将 CPU 资源分配给该进程
调度算法：
FCFS（First Come First Serve）
先到先算
SJF（Shortest Job First）
前提：进入就绪队列时进程“预告”需要多长的 CPU 运行时间
先计算需要计算时间最少的进程
SRTF（Shortest Remaining Time First）
抢占式的 SJF 算法
SJF 是最优的算法，但是有致命缺陷：无法预测需要的 CPU 运行时间（原因：程序中太多 if-else 语句，分支很多，而且出现 scanf 类似的输入操作，无法预估所需时间），而且会导致“饥饿”（长作业一直得不到调度）
HRRN（Highest Response Rate Next）
高响应比算法
每一轮计算每一个进程的响应比
该算法可以防止“饥饿”
相当于折中了 FCFS 和 SJF 算法
现实中常用的调度算法：
PS（Priority Scheduling）优先级算法
优先级最高的进程最先被 CPU 调度
缺陷：进程饥饿，优先级低的进程可能永远也不会被 CPU 调度
解决方案：Aging思想，就绪队列中的进程随时间的推移，优先级单调递增（动态优先级）
RR（Round Robin）轮转算法
思路：每一个进程每一次使用 CPU 时都会有一个时间上限（时间片），超过上限时该进程自动回到就绪队列队尾，等待被调用
效果：每一个进程需要等待的响应时间不超过 (n - 1) t
（该算法只注重响应时间，换句话说，如果时间片足够大，轮转算法将退化为先来先服务算法）
解决问题：防止某些进程很耗时间，导致整体响应时间太长
存在问题：上下文切换会造成额外开销
MQ（Multilevel Queue）多级队列算法
把等待不同资源的进程放入不同的就绪队列，对于每一个队列根据情况采取合适的调度算法
多级反馈队列.png
MFQ（Multilevel Feedback Queue）多级反馈队列算法
MQ加强版，进程在不同的就绪队列之间可以进行切换（默认为抢占式）
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