Day-20 Process

Process

Process就是前面提到的Job跟Task，Process是执行中的程序。

当Process被建立时，主要组成包括下列：

Section	内容
Code Section(Text Section)	就是Program code部分。
Data Section	Containing the global variables。
Stack	包含temporary data(例如Function Parameters、Local variables、return address)。
Heap	包含Memory dynamically allocated during run time(例如pointer变数的需求空间)。
Programming counter & other registers	会有下一条指令的所在位置。

Process的内容在Memory中如下：

Memory会分配一块区间给Process，而最低的放Code Section跟Data Section，之後heap往上长而Stack由上往下长。

PCB的全名是Process Control Block，就是在Process被建立时，kernel会建立一个表格，纪录有关该Process的资讯，以便之後切换不同process时还可以正常运作。

PCB主要纪录的资讯有：

项目	内容
Process NO.	unique Process ID.
Process State	ready, new, running, wait state,etc.
CPU Register	accumulator, Stack Top pointer, Index register,etc.
CPU Scheduling Info	process优先权值, PCB pointer,etc.
Memory Management Info	Base limit register值 or page Table or Segment Table, base on OS memory management.
Program Counter	Next instruction address.
Accounting Info	Process使用CPU Time的最大值, 目前使用了多少CPU Time, 多少资源, etc.
I/O-Status Info	目前配给process之I/O-Device为何，已发出哪些I/O-request，完成多少I/O-request,etc.

前面说纪录PCB的目的就是为了能够切换不同的process，所以每个Process都会需要在不同的state中切换，就有了以下的State Transition Diagram：

建立好Process後，分配完Memory後进入ready state，拿到CPU後进入running state，中间会来回切换执行别的process，执行完成之後就terminated，如果执行中间需要进行I/O或是意外状况，则进入waiting state等待完成。

这种类型的State Transition Diagram是考虑了Memory不够的状况，这时候有些process会swap进入disk，等到Memory够用或是该轮到他的时候再从disk移出来。

提到了process会轮流执行，那麽就要介绍有甚麽挑选process的方式，以下会介绍三种Scheduler：

种类	内容
Long-Term Scheduler	又称为Job Scheduler，目的在於从Job Queue中抓Job进入Memory中以便执行。因为执行的频率最低，所以称为Long-Term。
Short-Term Scheduler	又叫做CPU Scheduler或Process Scheduler。目的在於从Ready Queue中抓Process给CPU执行。因为执行频率最高，所以称为Short-Term。
Medium-Term Scheduler	当Memory空间不够时，要把Process swap out到disk中，直到空间足够时再将Process swap in到Memory。因为执行频率在中间，所以称为Medium-Term。