几个基本概念

操作系统

　　一个计算机系统有许多资源：CPU时间、内存空间、文件存储空间、I/O设备等等。操作系统扮演着这些资源的分配者的角色。面对为数众多而且可能相互竞争冲突的资源请求，操作系统必须决定如何为特定的程序和用户分配资源，并力求公平、高效。

进程的状态

　　初始态（正被创建），等待，就绪，执行，终止。

进程控制块

　　简称PCB，存储了某一具体进程的详细信息，包括：

　　1、进程状态；

　　2、程序计数器（指明了该进程将要执行的下一条指令的地址）；

　　3、CPU寄存器（累加器、变址寄存器、栈指针、通用寄存器，以及条件信息等）；

　　4、CPU调度信息（优先权、指向调度队列的指针和其它调度参数）；

　　5、存储器管理信息； 

　　6、记账信息（CPU 实时使用量、时间限制、账户数目、作业或进程数目等）；

　　7、I/O 状态信息（包括分配给该进程的 I/O 设备的列表、打开的文件的列表等等）。

上下文切换

　　要将CPU分配给另一个进程，需要先保存当前进程的状态，然后载入新进程的存储状态，这个过程称为上下文切换。一个进程的上下文保存在PCB中，它包括了CPU寄存器值、进程状态和内存管理信息。明显，上下文切换纯粹只是CPU开销。

线程

　　每个进程至少有一个控制线程。线程是一个基本的CPU执行单元，更接近执行体的概念，有时也称为LWP（轻权进程）。它包含了一个线程ID、一个程序计数器、一组寄存器和一个堆栈，除此之外有独立的信号屏蔽字和线程私有数据。同一个进程中的线程共享整个内存空间，包括代码区和数据区以及其它的系统资源（如打开的文件描述符）。

虚拟内存

　　相对于物理内存（主存储区），Linux下有一个虚拟内存的概念，它是为了满足物理内存不足而提出的策略，实则是从磁盘空间（辅助存储区）分出来的一块逻辑内存，也称交换空间。详细点说，内核会将内存中暂时不用的信息写到交换区，这样物理内存便得到了释放，这块内存就可用作其它目的。

物理地址

　　物理地址是内存单元的地址，也就是被装入内存的内存地址寄存器的地址。

虚拟地址空间

　　在32位机器中，虚拟地址空间的大小为4G，虚拟地址亦即逻辑地址（运行程序时查看到的地址），由内存管理单元完成到物理地址的映射。内核将其分为两部分：最高的1G字节供内核使用，为“内核空间”；较低的3G字节供进程使用，为“用户空间”。进程可以通过系统调用进入内核。

　　任意时刻，一个CPU运行一个进程，所以对内核而言，只存在着一个4G的虚拟地址空间，当进程发生切换时，虚拟地址空间也相应的发生切换。进程的代码、数据等最终都是要装载到物理内存中运行的，因此必须通过某种机制将虚拟地址空间映射到物理地址，Linux采用了分页机制。因而为每个进程创建一个页表，以实现虚拟地址到物理地址的转化。

分页机制

　　把物理内存分成固定大小的块，称为帧（frame），把虚拟地址分成同样大小的块，称为页（page）。当一个进程执行时，它的页从辅助存储区装入到有效物理帧中，辅助存储区也被分为固定大小的块，这些块的大小与内存帧的大小相同。把虚拟地址分为两个部分：高位为页号，低位为页偏移。页号用于索引页表，页表包含了物理内存中每个页的基地址，将这个基地址与页偏移相结合即为实际的物理单元地址。一般每页的大小在512字节到16M字节之间，且总是为2的幂次方。