进程控制块PCB
什么是进程控制块PCB
进程控制块 PCB(Process Control Block)是用来描述和控制进程的运行的一个数据结构，是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB 是进程存在的唯一标志。
系统能且只能通过 PCB 对进程进行控制和调度，PCB 记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。
PCB中的信息
进程标识符
进程标识符用于唯一地标识一个进程。一个进程通常有两种标识符：
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内部标识符：在所有的操作系统中，都为每一个进程赋予了一个惟一的数字标识符，它通常是一个进程的序号。设置内部标识符主要是为了方便系统使用。
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外部标识符：它由创建者提供，通常是由字母、数字组成，往往是由用户(进程)在访问该进程时使用。为了描述进程的家族关系，还应设置父进程标识及子进程标识。此外，还可设置用户标识，以指示拥有该进程的用户。
处理机状态
处理机状态信息主要是由处理机的各种寄存器中的内容组成的。包括：
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通用寄存器
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指令计数器
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程序状态字 PSW
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用户栈指针
这些信息显然和进程相关，因此，进程一旦被中断，就必须把这些信息保存在 PCB 中，以便在恢复运行时能完全恢复中断前的状态。
进程调度信息
在 PCB 中还存放一些与进程调度和进程对换有关的信息，包括：
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进程状态。
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进程优先级。
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进程调度所需的其它信息，它们与所采用的进程调度算法有关，比如，进程已等待 CPU 的时间总和、进程已执行的时间总和等。
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事件，指进程由执行状态转变为阻塞状态所等待发生的事件，即阻塞原因。
进程控制信息
进程控制信息包括：
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程序和数据的地址。
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进程同步和通信机制，指实现进程同步和进程通信时必需的机制，如消息队列指针、信号量等，它们可能全部或部分地放在 PCB 中。
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资源清单，即一张列出了除 CPU 以外的、进程所需的全部资源及已经分配到该进程的资源的清单。
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链接指针，它给出了本进程(PCB)所在队列中的下一个进程的 PCB 的首地址。
PCB的作用
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PCB 的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据）成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其他进程并发执行的进程。
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PCB 能实现间断性运行方式。在多道程序环境下，程序是采用停停走走间断性的运行方式运行的。当进程因阻塞而暂停运行时，它必须保留自己运行时的CPU现场信息。在有了 PCB 后，系统就可以将 CPU 现场信息保存在被中断进程的 PCB 中，供该进程再次被调度执行时恢复 CPU 现场时使用。由此，可再次明确，在多道程序环境下，作为传统意义上的静态程序，因其并不具有保护或保存自己运行现场的手段，无法保证其运行结果的可再现性，从而失去运行的意义。
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PCB 提供进程管理所需要的信息。当调度程序调度到某进程运行时，只能根据该进程 PCB 中记录的程序和数据在内存或外存中的始址指针，找到相应的程序和数据；在进程运行过程中，当需要访问文件系统中的文件或 I/O 设备时，也都需要借助于 PCB 中的信息。另外，还可根据 PCB 中的资源清单了解到该进程所需的全部资源等。可见，在进程的整个生命周期中，操作系统总是根据 PCB 实施对进程的控制和管理。
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PCB 提供进程调度所需要的信息。只有处于就绪状态的进程才能被调度执行，而在 PCB 中就提供了进程出于何种状态的信息。如果进程处于就绪状态，系统便将它插入到进程就绪队列中，等待着调度程序的调度；另外在进行调度时往往还需要了解进程的其他信息，如在优先级调度算法中，就需要知道进程的优先级。在有些较为公平的调度算法中，还需要知道进程的等待时间和已执行过的事件等。
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PCB 实现与其他进程的同步与通信。进程同步机制是用于实现诸进程的协调运行的，在采用信号量机制时，它要求在每个进程中都设置有相应的用于同步的信号量。在 PCB 中还具有用于实现进程通信的区域或通信队列指针等。
PCB的组织方式
PCB 的组织方式是指如何组织和管理多个 PCB，主要有两种方式，即链接方式和索引方式。
链接方式
把具有同一状态的 PCB，用其中的链接字链接成一个队列。这样，可以形成就绪队列、若干个阻塞队列和空白队列等。就绪队列常按进程优先级的高低排列，把优先级高的进程的 PCB 排在队列前面。
根据阻塞原因的不同把处于阻塞状态的进程的 PCB 排成等待 I/O 操作完成的队列和等待分配内存的队列等。
索引方式
系统根据所有进程的状态建立几张索引表。例如，就绪索引表、阻塞索引表等，并把各索引表在内存的首地址记录在内存的一些专用单元中。在每个索引表的表目中，记录具有相应状态的某个 PCB 在 PCB 表中的地址。
