在早期的计算机系统中，一旦某个程序开始运行，它就占用了整个系统的所有资源，直到该程序运行结束，这就是所谓的单道程序系统。在单道程序系统中，任一时刻只允许一个程序在系统中执行，正在执行的程序控制了整个系统资源，一个程序执行结束后才能执行下一个程序。因此，系统的资源利用率不高，大量的资源在许多时间内处于闲置状态。例如，图2.4是单道程序系统中CPU依次运行3个程序的情况：首先程序A被加载到系统内执行，执行结束后再加载程序B执行，最后加载程序C执行，这3个程序不能交替运行。

图2.4　单道程序系统中程序的执行

1）多道程序系统的执行

为了提高系统资源的利用率，现在的操作系统都允许同时有多个程序被加载到内存中执行，这样的操作系统称为多道程序系统。从宏观上看，系统中多个程序同时在执行，但从微观上来看，任一时刻（时间片段）仅能执行一个程序的片段，系统中各个程序片段交替执行。由于系统中同时有多道程序在运行，它们共享系统资源（如CPU、内存等），提高了系统资源的利用率。但是操作系统必须承担资源管理的任务，操作系统必须对处理机（CPU）、内存等系统资源进行管理。如图2.5所示，3个程序分为不同的程序片段在CPU中交替运行：程序A的程序片段执行结束后，就放弃CPU资源，让其他程序片段执行程C的程序片段结束后，将CPU资源让给程序A的片段。这样，3个程序就可以交替运行。

图2.5　多道程序系统中程序片段的执行

2）进程的特征

进程是一个具有独立功能的程序对数据集的一次执行。简单地说，进程就是程序的运行状态。进程具有以下特征：

①动态性：进程是一个动态活动，这种活动的属性随时间而变化。进程由操作系统创建、调度和执行，进程可以等待、执行、撤销和结束，进程与计算机运行有关，计算机关机后，所有进程都会结束；而程序一旦编制成功，不会因为关机而消失。

②并发性：在操作系统中，同时有多个进程在活动。进程的并发性提高了计算机系统资源的利用率。例如，一个程序能同时与多个进程有关联。用IE浏览器程序打开多个网页时，只有一个IE浏览器程序，但是每个打开的网页都拥有自己的进程，每个网页的数据对应于各自的进程，这样就不会出现网页数据显示混乱的情况了。

③独立性：进程是一个能够独立运行的基本单位，也是系统资源分配和调度的基本单位。进程获得资源后才能执行，失去资源后暂停执行。(www.daowen.com)

④异步性：多个进程之间按各自独立的、不可预知的速度生存。也就是说，进程是按异步方式运行的。一个进程什么时候被分配到CPU上执行，进程在什么时间结束等，都是不可预知的，操作系统负责各个进程之间的协调运行。例如，用户突然关闭正在播放的视频，而导致视频播放进程突然结束，其他进程的执行顺序也会做相应的改变。

3）进程的状态和转换

如图2.6所示，进程有3种基本状态：就绪、执行和阻塞。

图2.6　进程的状态和转换

①就绪状态：进程获得了除CPU之外的所有资源，做好了执行准备时，就可以进入就绪状态排队，一旦得到了CPU资源，进程便立即执行，即由就绪状态转换到执行状态。

②执行状态：进程进入执行状态后，在CPU中执行进程。每个进程在CPU中的执行时间很短，一般为几十纳秒，这个时间称为时间片，时间片由CPU分配和控制。在单CPU系统中，只能有一个进程处于执行状态；在多核CPU系统中，则可能有多个进程处于同时执行状态（在不同CPU内核中执行）。如果进程在CPU中执行结束，不需要再次执行时，则进程进入结束状态；如果进程还没有结束，则进入阻塞状态。

③阻塞状态：进程执行中，由于时间片已经用完，或进程因等待某个数据或事件而暂停执行时，进程进入阻塞状态（也称为等待状态），当进程等待的数据或事件已经准备好时，进程再进入就绪状态。

4）Windows 7操作系统中进程的运行状态

Windows 7环境下，将鼠标移动到“任务栏”右击，选择“启动任务管理器”命令，可以观察到程序和进程的运行情况。