程序管理、記憶體管理和檔案管理是作業系統的三大核心功能，那麼什麼是程序呢？顧名思義，程序就是進展中的程式，或者說程序是執行中的程式。當乙個程式被載入到記憶體之後就變為了程序。因此，我們可以得到：程序=程式+執行。本篇將會對程序、程序模型、程序狀態以及程序的缺陷等進行學習，為後續學習程序排程與程序通訊打下堅實基礎。
程序在multics作業系統出現之前被叫做工作（job），工作是ibm用於多道批處理程式設計中的概念。由於歷史原因，multics作業系統的研發人員不願意承用ibm發明的術語，於是將工作改為了程序（process）。
在計算機發展的初期，單一操作員單一控制終端，cpu使用率很低。為了提高cpu利用率，人們想要將多個程式同時載入到計算裡併發執行。於是，這些同時存在於計算機記憶體中的程式就被稱為程序。程序的出現，讓每個使用者感覺到自己在獨佔cpu。因此，可以說程序就是為了在cpu上實現多道程式設計而出現的概念，如下圖所示。
人們發明程序是為了支援多道程式設計，而進行多道程式設計的目的則是為了提高計算機cpu的利用率（或者說系統的吞吐量）。例如，如果乙個程序有20%的時間使用cpu進行計算，另外80%的時間用來進行i/o，則在單道程式設計下cpu的利用率只有20%。單如果同時執行兩個這樣的程序，即使用2道程式設計，則cpu只在兩個程序同時進行i/o時才會處於閒置狀態，因此cpu利用率將會提高到：1-0.8*0.8=0.36=>36%。同理，如果同時執行更多的程序，cpu利用率會逐步提高，直到某個臨界點為止。（ps：這裡的例子忽略了程序切換所需要的系統消耗）
（1）物理視角：從物理記憶體的分配來看，每個程序占用一片記憶體空間，從這點上看，程序其實就是記憶體的某片空間。由於在任意時刻，乙個cpu只能執行一條指令，因此任意時刻在cpu上執行的程序只有乙個，而到底執行哪條指令是由物理程式計數器指定。因此，在物理層面，所有程序共用乙個程式計數器，只是cpu在不停地做程序切換。
（2）邏輯視角：從邏輯層面來看，每個程序都可以執行，也可以暫時掛起讓別的程序執行，之後又可以接著執行。所以，程序需要想辦法保持狀態才能在下次接著執行時從正確的地點開始。因此，每個程序都有自己的計數器，記錄其下一條指令所在的位置。（從邏輯上來說，程式計數器可以有多個）
（3）時序視角：從時間來看，每個程序都必須往前推進。在執行一定時間後，程序都應該完成了一定的工作量。換句話說，每次程序返回，它都處在上次返回點之後。哲學家有云：「乙個人不能兩次踏入同一條河流」。
（1）物理基礎：程序的物理基礎是程式，程式又執行在計算機上，因此計算機上要執行程式首先要解決程序的儲存：給程序分配記憶體，使其安身立命。由於多個程序可能同時並存，因此需要考慮如何讓多個程序共享同乙個物理記憶體而不發生衝突。os通過記憶體管理來解決這個問題。
（2）程序切換：程序執行實際上是指程序在cpu上執行，那麼如何將cpu在多個程序之間進行切換也是乙個問題。os通過程序排程來解決這個問題。所謂程序排程，就是決定在什麼時候讓什麼程序來使用cpu。
乙個程序在執行過程中可以通過系統呼叫建立新的程序，這個新的程序就稱為子程序，而建立子程序的程序則被稱為父程序。
子程序又可以再建立子程序，於是這樣子子孫孫地建立下去就形成了所謂的程序樹。
基本的程序狀態主要有3種：執行、阻塞和就緒，如下圖所示：
那麼，程序被掛起阻塞有哪些原因呢？首先是乙個程序在執行過程中執行了某種阻塞操作，例如讀寫磁碟。（由於阻塞操作需要等待結果後才能繼續執行，因此os將把這個程序掛起，讓其他程序運轉）其次是乙個程序執行的時間太長了，為了公平，os將其掛起從而讓其他程序也有機會執行。
ps：當然，上述闡述的3種典型狀態並不是唯一的分類方式，事實上，許多商業os的程序都不止3個，比如windows的程序就有7種狀態。
首先看看乙個人的出生對乙個社會來說意味著什麼？在乙個人出生後，醫院需要為其建立記錄，該記錄包括諸如姓名、性別、體重、父母資訊、何時何地出生等資訊，然後會通過該記錄來登記戶口，辦理身份證等等。辦完手續之後，這個人就正式存在，稱為乙個公民。當然，我們得goverment就可以對這個人進行各種管理了，比如你不能亂說話，不能亂遊行等等。與乙個社會管理人的過程類似，os要管理程序就需要維護程序的一些資訊，os用於維護程序記錄的結構就是程序表或程序控制塊（process control block，pcb）。那麼程序表裡有什麼記錄呢？一般來說，維護的記錄應該包含：暫存器、程式計數器、狀態字、棧指標、優先順序、程序id、建立時間、所耗cpu時間、當前持有的各種控制代碼等等。
一般來說，os建立程序的步驟如下圖所示：
在不同的os中，建立程序的方法也不同，例如windows中是通過系統呼叫完成程序建立的，這個系統呼叫就是createprocess。
人類社會最大的問題就是資源分配，程序管理的最大問題也是如此。雖然程序沒有自我意識，但我們的本性還是追求公平的。除了公平，還需要考慮：效率。於是，公平與效率就成了程序管理中永恆的主題。
假定有兩部都很好地島國愛情動作片，都只放映一次，以後就再也不放映了。而且，這兩部**還是同時放映（狗血劇情啊！），還在兩個不同的小房間放映。而你在同一時間只能做一件事情，所以你不得不放棄另外一部。程序亦是如此，這也是程序的缺點，如果想要同時做兩件或多件事情，程序就不夠用了。並且，如果程序在執行的過程中發生阻塞，例如等待輸入，整個程序就將被掛起（暫停），而無法繼續執行。這樣，即使程序裡面有部分工作不依賴於輸入資料，也無法推進。
因此，為了解決上述兩個問題，人們發明了執行緒。
欲知後事如何，還聽下回分解。
鄒恒明，《作業系統之哲學原理》，機械工業出版社
出處：
作業系統核心原理 3 程序原理（上） 程序概要
程序管理 記憶體管理和檔案管理是作業系統的三大核心功能，那麼什麼是程序呢？顧名思義，程序就是進展中的程式，或者說程序是執行中的程式。當乙個程式被載入到記憶體之後就變為了程序。因此，我們可以得到 程序 程式 執行。本篇將會對程序 程序模型 程序狀態以及程序的缺陷等進行學習，為後續學習程序排程與程序通訊...
作業系統核心原理 3 程序原理（下） 程序通訊
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作業系統核心原理 3 程序原理（中） 程序排程
ps 在多程序併發的環境裡，雖然從概念上看，有多個程序在同時執行，但在單個cpu下，在任何時刻只能有乙個程序處於執行狀態，而其他程序則處於非執行狀態。那麼問題來了，我們是如何確定在任意時刻到底由哪個程序執行，哪些不執行呢？這就涉及到程序管理的乙個重要組成部分 程序排程，跟隨本篇來一起複習下程序排程吧...