為了使參與并發執行的每個程序，包含數據都能獨立地運行，在操作系統中必須為之配置一個專門的數據結構，稱為進程控制塊（PCB，Process Control Block）。進程與PCB是一一對應的，用戶進程不能修改。

進程控制塊PCB的作用：

為了便于系統描述和管理進程的運行，在OS的核心為每個進程專門定義了一個數據結構——進程控制塊PCB（Process　Control　Block）。PCB作為進程實體的一部分，記錄了操作系統所需的，用于描述進程的當前情況以及管理進程運行的全部信息，是操作系統中最重要的記錄型數據結構。PCB的作用是使一個在多道程序環境下不能獨立運行的程序（含數據）成為一個能獨立運行的基本單位，一個能與其他進程并發執行的進程。

（１）PCB作為獨立運行基本單位的標志。當一個程序（含數據）配置了PCB后，就表示它已經是一個能在多道程序環境下獨立運行的、合法的基本單位，也就具有取得OS服務的權力，如打開文件系統中的文件，請求獲得系統中的I/O設備，以及與其它相關進程的進行通信等。因此，當系統創建一個新進程時，就為它建立了一個PCB。進程結束時又回收其PCB，進程于是也隨之消亡。系統是通過PCB感知進程的存在的。事實上，PCB已成為進程存在于系統中的唯一標志。

（２）PCB能實現間斷性運行方式。在多道程序環境下，程序是采用停停走走間斷性的運行方式運行的。當進程因阻塞而暫停運行時，它必須保留自己運行時的CPU現場信息。在有了PCB后，系統就可以將CPU現場信息保存在被中斷進程的PCB中，供該進程再次被調度執行時恢復CPU現場時使用。由此，可再次明確，在多道程序環境下，作為傳統意義上的靜態程序，因其并不具有保護或保存自己運行現場的手段，無法保證其運行結果的可再現性，從而失去運行的意義。

（３）PCB提供進程管理所需要的信息。當調度程序調度到某進程運行時，只能根據該進程PCB中記錄的程序和數據在內存或外存中的始址指針，找到相應的程序和數據；在進程運行過程中，當需要訪問文件系統中的文件或I/O設備時，也都需要借助于PCB中的信息。另外，還可根據PCB中的資源清單了解到該進程所需的全部資源等。可見，在進程的整個生命周期中，操作系統總是根據PCB實施對進程的控制和管理。

（４）PCB提供進程調度所需要的信息。只有處于就緒狀態的進程才能被調度執行，而在PCB中就提供了進程出于何種狀態的信息。如果進程處于就緒狀態，系統便將它插入到進程就緒隊列中，等待著調度程序的調度；另外在進行調度時往往還需要了解進程的其他信息，如在優先級調度算法中，就需要知道進程的優先級。在有些較為公平的調度算法中，還需要知道進程的等待時間和已執行過的事件等。

（５）PCB實現與其他進程的同步與通信。進程同步機制是用于實現諸進程的協調運行的，在采用信號量機制時，它要求在每個進程中都設置有相應的用于同步的信號量。在PCB中還具有用于實現進程通信的區域或通信隊列指針等。

進程控制塊中的信息：

在進程控制塊中，主要包括以下幾個方面的信息：

（１）進程標識符：進程標識符用于唯一的表示一個進程。一個進程通常有兩種標識符：①外部標識符。為了方便用戶進程對進程的訪問，須為每一個進程設置一個外部標識符。它是由創建者提供的，通常由字母、數字組成。為了描述進程的家族關系，還應設置父進程標識及子進程標識。此外，還可設置用戶標識，以指示擁有該進程的用戶。②內部標識符。為了方便系統對進程的使用，在OS中又為進程設置了內部標識符，即賦予每一個進程一個唯一的數字標識符，它通常是一個進程的序號。

（２）處理機狀態：處理機狀態信息也稱為處理機的上下文，主要是由處理機的各種寄存器中的內容組成的。這些寄存器包括：①通用寄存器，又稱為用戶可視寄存器，它們是用戶程序可以訪問的，用于暫存信息，在大多數處理機中，有８～３２個通用寄存器，在RISC結構的計算機中可超過１００個；②指令計數器，其中存放了要訪問的下一條指令的地址；③程序狀態字PSW，其中含有狀態信息，如條件碼、執行方式、中斷屏蔽標志等；④用戶棧指針，指每個用戶進程都有一個或若干個與之相關的系統棧，用于存放過程和系統調用參數及調用地址。棧指針指向該棧的棧頂。處理機處于執行狀態時，正在處理的許多信息都是放在寄存器中。當進程被切換時，處理機狀態信息都必須保存在相應的PCB中，以便在該進程重新執行是能再從斷點繼續執行。

（３）進程調度信息：在OS進行調度時，必須了解進程的狀態及有關進程調度的信息，這些信息包括：①進程狀態，指明進程的當前狀態，它是作為進程調度和對換時的依據；②進程優先級，是用于描述進程使用處理機的優先級別的一個整數，優先級高的進程應優先獲得處理機；③進程調度所需的其他信息，它們與所采用的進程調度算法有關，比如，進程已等待CPU的時間總和、進程已執行的時間總和等等；④事件，是指進程由執行態轉變為阻塞狀態所等待發生的事件，即阻塞原因。

（４）進程控制信息：是指用于進程控制所必須的信息，它包括：①程序和數據的地址，進程實體中的程序和數據的內存或外存地址，以便再調度到該進程執行時，能從PCB中找到其程序和數據；②進程同步和通信機制，這是實現同步和進程通信時必需的機制，如消息隊列指針、信號量等，它們可能全部或部分地放在PCB中；③資源清單，在該清單中列出了進程在運行期間所需的全部資源（除CPU），另外還有一張已分配到該進程的資源的清單；④鏈接指針，它給出了本進程（PCB）所在隊列中的下一個進程地PCB的首地址。

編輯：jq