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知识路径： > 嵌入式系统软件基础知识 > 嵌入式操作系统基础知识 > 处理器管理 > 分区、进程、线程、任务的概念 >
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总体答错率：52%
知识难度系数： 
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相关知识点：38个
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在多道系统当中，允许多个程序同时存在，各个程序之间是并发执行的，它们共享系统的资源。CPU需要在各个运行的程序之间来回地切换，不断地从一个程序切换到另一个程序，这样一来，仅仅依靠静态的“程序”这个概念，要想正确地描述这些多道的并发活动过程就变得非常的困难，因此引入“进程”“线程”“任务”等概念。
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简单而言，一个进程就是一个正在运行的程序。一般来说，一个进程至少应该包括以下几个方面的内容。
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.相应的程序：进程既然是一个正在运行的程序，当然需要有相应程序的代码和数据。
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.CPU上下文：指程序在运行时，CPU中各种寄存器的当前值，包括：程序计数器，用于记录将要取出的指令的地址；程序状态字，用于记录处理器的运行状态信息；通用寄存器，用于存放数据或地址；段寄存器，用于存放程序中各个段的地址；栈指针寄存器，用于记录栈顶的当前位置。
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.一组系统资源：包括操作系统用来管理进程的数据结构、进程的内存地址空间、进程正在使用的文件等。
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（1）动态性。进程是一个正在运行的程序，而程序的运行状态是在不断地变化的。例如，当一个程序在运行的时候，每执行完一条指令，PC寄存器的值就会增加，指向下一条即将执行的指令。而CPU中用来存放数据和地址的那些通用寄存器，它们的值肯定也不断地变化。另外，堆和栈的内容也在不断地变化，每当发生一次函数调用时，就会在栈中分配一块空间，用来存放此次函数调用的参数和局部变量。而当函数调用结束后，这块栈空间就会被释放掉。
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（2）独立性。一个进程是一个独立的实体，是计算机系统资源的使用单位。每个进程都有自己的运行上下文和内部状态，在它运行的时候独立于其他的进程。
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（3）并发性。从宏观上来看，在系统中同时有多个进程存在，它们相互独立地运行。
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下图表示四个进程A、B、C、D在系统中并发地运行。从中可以看出，虽然从宏观上来说，这四个进程都是在系统中运行，但从微观上来看，在任何一个特定的时刻，只有一个进程在CPU上运行。从时间上来看，开始是进程A在运行，然后是进程B在运行，然后是进程C和进程D。接下来又轮到了进程A去运行。因此，在单CPU的情形下，所谓的并发性，指的是宏观上并发运行，而微观上还是顺序运行，各个进程轮流去使用CPU资源。
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在具体实现上，以CPU中的程序计数器PC为例，真正物理上的PC寄存器只有一个。当四个进程在轮流执行时，PC取值的运动轨迹是先在进程A内部流动，然后再到进程B的内部流动，再到进程C和D。从进程的独立性角度来说，每个进程都有“自己”独立的PC寄存器，即逻辑上的PC寄存器，它们的取值相互独立、互不影响。所谓的逻辑PC，其实就是一个内存变量。例如，在上图中，当进程A要执行的时候，就把A的逻辑PC的值拷贝到物理PC中，然后开始运行。当轮到B运行的时候，先把物理PC的当前值保存到A的逻辑PC中，然后再把B的逻辑PC的值装入到物理PC中，即可运行。这样就实现了各个进程的轮流运行。
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在20世纪80年代中期，人们提出了更小的能独立运行的基本单位，也就是“线程”。
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所谓线程，就是进程当中的一条执行流程（见下图），这样做的好处是：
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.在一个进程当中，或者说在一个资源平台上，可以同时存在多个线程。如下图所示，在这个例子当中，一个进程包含有三个线程。
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.可以用线程来作为CPU的基本调度单位，使得各个线程之间可以并发地执行。
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.对于同一个进程当中的各个线程来说，由于它们是运行在相同的资源平台上，因此它们可以共享该进程的各种资源，如内存地址空间、代码、数据、文件等等，这就使得线程之间的通信与交流变得非常方便。
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既然线程是代码在进程的资源平台上的一条执行流程，那么是不是进程的所有资源都能够共享呢？答案是否定的。对于同一个进程的各个线程，它们可以共享该进程的大部分资源，但也有一小部分的资源是不能共享的，每个线程都必须拥有各自独立的一份。这些资源包括CPU运行上下文（如程序寄存器、状态寄存器、通用寄存器和栈指针等）和栈。
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在许多嵌入式操作系统中，并没有使用“进程”或“线程”这两个术语，而是把能够独立运行的实体称为“任务”，那么这里所说的任务到底是进程还是线程呢？对于不同的系统，这个问题有不同的回答。
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VxWorks的“任务”就是线程，类似的系统还有μC/OS-II、Jbed等。当然，也有一些嵌入式操作系统，如一些嵌入式Linux系统，其任务指的是进程。为了方便起见，在本书中将按照惯例统一使用“任务”这个名词术语，并在需要的时候指明其是进程还是线程。
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