为什么引用进程的概念—CPU管理的直观想法

博客参考：MOOC 大学 -> 操作系统 -> 李治军老师

　　进程是一个概念，这个概念缘起于：操作系统需要管理 CPU --> CPU 通过取值执行 --> 为了提高 CPU 的利用率需要多道程序，交替执行 --> 引入进程的概念来形容程序和程序运行时的变化。

　　一、使用 CPU。

　　取值（址）执行，所以管理 CPU 最直观的方法就是设置 PC 值。

　　二、问题。

　　当执行一条 IO 指令的时候，需要花费大量的时间。例如下面这个例子：（运行时间每一台电脑都不一样，这只是我的渣渣电脑跑出来的时间）

　　

 　　显而易见地，执行一条 IO 指令花费的时间几乎可以执行 4*10^6  条自增指令。

　　如果现在有一个程序，先执行 4*10^6 条自增指令，再执行一条 IO 指令，这个时候 CPU 的利用率为 50%。再者，我们平时的程序一般也就 30来条计算指令，这样 CPU 的利用率就会无限接近于 0。

　　如何解决这个问题？

　　当执行 IO 操作的时候，CPU 去执行其他的程序，当 IO耗时操作执行完成后，发送一个中断给 CPU，再次执行该程序。

　　这就是“ 多道程序，交替执行 ”，也就是我们说的 “ 并发 ”（同时出发，交替执行）。

　　三、怎么做？

　　除了要修改寄存器 PC 的值，还要将发生变化的寄存器的值，返回地址等等记录下来。

　　使用 PCB 结构将这些变化的值保存下来，每一个程序都有一个这样的结构。

　　四、引入进程的概念。

　　1. 进程的概念不是凭空产生的，是因为我们需要描述程序和这些改变的值，也就是描述一个运行时的程序。其中，所有的不一样保存在 PCB 中。

　　2. 进程是进行（执行）中的程序。

　　进程由开始，结束；程序没有。进程会走走停停；走停对程序无意义。进程需要记录寄存器的值；程序不用。

　　五、总结。

　　反过来用进程的概念描述 CPU 的管理的使用。

　　启动一个进程让 CPU 去执行，就是 CPU 的使用/工作。

　　同时运行多个进程可以提高 CPU 的利用率，操作系统能更好地管理 CPU。

　　所以，多个进程共同执行就是管理 CPU 的核心样子。