什麼是程式？Python程式各部分內容介紹

　　程式是一個沒有生命的實體，它包含許多由程式設計語言編寫的、但未被執行的指令，這些指令經過編譯和執行才能完成指定動作。

　　程式被執行後成為了一個活動的實體，這個實體就是程式。換言之，作業系統排程並執行程式，這個“執行中的程式”稱為程式。程式是作業系統進行資源分配和排程的基本單位。

　　在Windows作業系統下使用組合鍵Ctrl+Alt+Delete開啟工作管理員，單擊工作管理員視窗中的“程式”選項卡檢視計算機中所有的程式，如圖1所示。

圖1 工作管理員中的程式

　　每個應用程式都有一個自己的程式，每個程式都在記憶體中佔據一定空間，一般情況下，程式佔據的記憶體空間由控制塊、程式段和資料段三個部分組成，各部分的介紹如下。

　　(1) 控制塊(Proscessing Control Block，PCB)：系統為管理程式專門設定的資料結構，常駐於記憶體中，用於記錄程式的外部特徵與程式的運動變化過程。控制塊是程式存在的唯一標誌。

　　(2) 程式段：用於存放程式執行程式碼的一塊記憶體區域。

　　(3) 資料段：儲存變數和程式執行期間產生中間或最終資料的一塊記憶體區域。

　　隨著外界條件的變化，程式的狀態會發生變化。在五態模型中，程式有新建態、就緒態、執行態、阻塞態和終止態這五個狀態，關於這些狀態的介紹如下：

　　(1) 新建態。建立程式，申請一個空白的控制塊，向該控制塊中填寫控制和管理程式的資訊，完成資源分配。

　　(2) 就緒態。程式具備執行條件，等待系統分配處理器資源以便執行。

　　(3) 執行態。程式佔用處理器資源正在執行。

　　(4) 阻塞態。程式不具備執行條件，正在等待某個事件(如I/O操作或程式同步)的完成，否則無法繼續執行。

　　(5) 終止態。程式因出現錯誤或被系統終止而執行結束。

　　除了以上五種狀態之外，程式還有一個掛起態。掛起態是一種主動行為，它是在計算機記憶體資源不足、處理器空閒、使用者主動掛起、系統檢查資源使用情況等條件下將程式暫時調離出記憶體形成的，在條件允許時可再次被調回記憶體。與掛起態相比，阻塞態是一種被動行為，它是在等待事件或者獲取不到資源而引發的等待表現。

　　為了幫助大家理解，下面透過一張圖來描述程式狀態間的轉換關係，具體如圖2所示。

圖2 程式狀態的切換

　　圖2中描述的切換過程如下：

　　無→新建：當程式從儲存裝置載入到記憶體中時，程式進入新建態。

　　新建→就緒：處於新建態的程式會被排程器自動轉換為就緒態，獲得了所需的資源，這個過程是非常短暫的。

　　就緒-→執行：當處於就緒態的程式獲取CPU後進入執行態，CPU開始執行這個程式的命令。

　　執行→阻塞：當處於執行態的程式因出現資源不足(I/O或緩衝區申請失敗等)等事件而終止執行，進入阻塞態。

　　阻塞→就緒：當處於阻塞態的程式獲得了等待的資源後恢復為就緒態。

　　阻塞→掛起：當處於阻塞態的程式遇到諸如處理器空閒、資源不足等情況時而調離記憶體，進入掛起態。程式的記憶體資料會儲存到磁碟中，以釋放空間供其它程式使用。

　　掛起→就緒： 當處於掛起態的程式遇到系統資源充足或主動請求啟用時，進入就緒態。

　　執行→終止：當處於執行態程式執行完成或者被作業系統終止時，它會從記憶體中被移除，變為“終止”狀態。

　　程式具有以下一些特點：

　　動態性。程式是程式的一次執行過程，它是動態產生、動態消亡的。

　　併發性。多個程式可併發執行。

　　獨立性。程式是一個能獨立執行的基本單位，同時也是系統分配資源和排程的獨立單位。

　　非同步性。程式之間的相互制約使得程式的執行具有間斷性，它們按各自獨立的、不可預知的速度向前推進。