2.1 動為程序，靜為程式 -程序概論 -《zobolの作業系統學習札記》
阿新 • • 發佈：2021-08-16
2.1 動為程序，靜為程式 -程序概論
問1：發明程序的原因？
早在20世紀60年代，程序的思想就已經被IBM的工程師們構想出來，並且一直延續到今天。當時的計算機面臨著，一段時間內要輪轉併發執行多個任務的要求，這要求各個程式之間佔據的記憶體空間互不干擾，程式通過統一的程式編號進行訪問控制。
但是在編寫作業系統的時候，我們不可能預料到未來會有什麼樣程式執行在它之上（什麼樣都有可能）。所以我們必須給所有執行在作業系統上的程式，再封裝一次，讓它們擁有一些共性
程序是為了解決程式併發性和資源共享性而發明的。
問2：現在計算機中的程序的定義是什麼？
程序Process,就是程式執行的過程。
對於程序的定義的含義，我們可以從多個角度進行理解：
- 程序可以看作是對處理器上執行程式的活動規律的一種抽象。
- 程序可以看作是一種資料結構，他對程式執行過程進行封裝。
- 程序是作業系統設計的最小獨立實體，擁有自己記憶體空間和分配的計算力。
- 程序就是作業系統中的一項任務作業，負責一件事情。
（我本人認為第一種定義更形象）
可見程序強調的是執行的過程，如果把程式看作是一道數學題，程序表示的就是做題的過程（開始、暫停、做完、放棄）。程序跟處理器CPU的聯絡遠大於
問3：為什麼程序跟處理器的聯絡更密切？
雖然程序是由程式創造出來的，但是在程式創造完程序後，程序跟程式就沒有關係了。
作業系統更關心的是程序跟處理器的關係。
因為程序就相當於做事情，管理者更關心的肯定是做事的人和事情的關係。
從另外一個角度來看，程式在作業系統眼裡，本質就是儲存在硬碟上的一個二進位制陣列，根本不需要投入精力去管理。
但是程序卻是實時執行在記憶體中的過程，時刻渴求著CPU給予足夠的計算力，作業系統必須掌控住它的狀態，因為CPU的算力同一時刻只能給一個程序。
問4：程序的主要特性有哪些？
- 記憶體空間獨立，程序只能訪問自己的記憶體空間和一些公用暫存器，絕對不能訪問別的程序的記憶體空間。
- 程序是動態的，當我們對待一個程序，一定要考慮它此時的狀態。是在使用處理器還是在等待處理器。
- 兩個由相同程式創造出來的程序，其記憶體空間依然是獨立的，不能互相訪問。
- 每個程序都有自己的獨立編號，不會重複。
問5：程序的主要狀態：
注意：確定程序的狀態，是考試和學習的重點
- 建立：程式從硬碟拷貝一份到記憶體變成程序，需要CPU執行。
- 執行：程序在被CPU執行。
- 等待：等待某些外部操作（I/O資料輸入、訊號），此時不被分配處理器。
- 就緒：等待操作結束，但還未被分配CPU的狀態。
- 終止：程式完成執行，或被作業系統強制登出，釋放佔據記憶體空間。