この項目では、コンピュータにおける処理の単位の一つについて説明しています。その他の用法については「プロセス (曖昧さ回避)」をご覧ください。
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やノートページでの議論にご協力ください。プロセスとは、処理のことである。情報処理においてプログラムの動作中のインスタンスを意味し、プログラムのコードおよび全ての変数やその他の状態を含む。オペレーティングシステム (OS) によっては、プロセスが複数のスレッドで構成される場合があり、命令を同時並行して実行する[1][2]。 コンピュータプログラムは命令の受動的集合体である。プロセスはそれら命令の実際の実行である。同じプログラムに対応する複数のプロセスが存在しうる。例えば、同じプログラムのインスタンスをいくつか開始することは、複数のプロセスの実行を意味することが多い。 マルチタスクは複数のプロセスがプロセッサ(CPU)や他のシステム資源を共有するための技法である。各CPUはある時点には1つのタスクだけを実行している。しかし、マルチタスクでは各プロセッサに各タスク間で切り替えさせることができ、各タスクの終了を待たずに次々とタスクを実行できる。OSの実装にもよるが、タスク間切り替えは入出力操作の際に行われたり、タスクが明示的に切り替え可能であることを指示したり、ハードウェア割り込みの際に行われたりする。 マルチタスクの典型的形態としてタイムシェアリングがある。タイムシェアリングは、対話型ユーザアプリケーションの素早い応答を可能にする技法である。タイムシェアリングシステムでは、コンテキストスイッチが高速に行われる。そのため、同一プロセッサ上で複数のプロセスが同時に実行されているように見える。複数プロセスを同時に実行することを並行性 (concurrency) と呼ぶ。 セキュリティと信頼性のため、現代のOSは個々のプロセス間での直接の通信ができないようにしており、厳密に統制・制御されたプロセス間通信機能を提供している。 一般に、プロセスは以下のようなリソースから構成される(あるいは所有している): OSは各プロセスのこれらの情報の大部分をプロセス制御ブロックというデータ構造に保持している。 これらリソースの一部、少なくともプロセッサの状態情報は、プロセスというよりもスレッドに対応している。 オペレーティングシステムはプロセス同士を分離させておいて必要なリソースを割り当て、プロセス間で互いに干渉しあってシステム障害(例えば、デッドロックやスラッシング)を発生したりしないようにする。オペレーティングシステムはプロセス間通信の機構も用意してプロセスが安全に通信し合えるようにしている。 プロセスは、その役割で分類すると、OSの機能を実現するシステムプロセスと、ユーザー権限で実行されるユーザープロセスがある。 プロセスは、そのプログラム部分の性質で分類すると、以下のようになる。 コンピュータ制御ソフトウェアは1960年代初めまでに IBSYS マルチプログラミングとは、複数のプログラムを同時に(並行に、同時に並列ということもある)実行することを意味する。当初は単一のプロセッサ上で動作し、少ない資源を共有していた。マルチプログラミングはまた、より幅広い用語であるマルチプロセッシングの基本形態でもある。 プログラムは、プロセッサへの命令列で構成されている。単一のプロセッサは一度に1つの命令しか実行できない。つまり同時に複数のプログラムを実行することは不可能である。プログラムは長い待ち合わせが必要な計算資源(入力など)を必要とすることがあり、時間のかかる操作(プリンターへの出力など)を行うこともある。そういったとき、プロセッサは何もしていない「アイドル」状態になる。プロセッサを常に動作させるため、そういった入出力待ち状態のプログラムの実行を中断し、別のプログラムを起動または再開させる。ユーザーから見れば、複数のプログラムが同時に動作しているように見える。 間もなく「プログラム」の観念は「実行中プログラムとそのコンテキスト」という観念に拡張された。これがプロセスという概念の誕生である。 これは、リエントラントなコードの発明とともに必要になった。 スレッドという概念が生まれるのはその少し後になる。タイムシェアリングシステム、コンピュータネットワーク、マルチプロセッサ、メモリ共有型コンピュータなどが登場し、古い「マルチプログラミング」は真のマルチタスクやマルチプロセッシングにとって代わられ、さらにはマルチスレッドへと進化していったのである。
概要
プロセスの構成
プログラムに対応する実行命令コードの「イメージ」
メモリ(通常、仮想メモリの領域と実メモリの領域)には実行コードとプロセス固有データ、(実行中サブルーチンや他のイベントを常に注視している)コールスタック、ヒープ領域などを格納している。
プロセスに割り当てられたリソースの記述子。例えば、ファイル記述子(UNIX系)やファイルハンドル(Windows)。
セキュリティ属性。プロセスの所有者やプロセスに関わるパーミッションなど。
プロセッサ状態(コンテキスト)。レジスタの内容、物理メモリのアドレッシングなど。「状態」はプロセス実行中はレジスタに存在し、そうでないときはメモリに存在する[1]。
プロセスの分類
再配置可能(リロケータブル)
プロセスを補助記憶装置から主記憶装置に読み込む際、主記憶のどの位置に読み込んでも実行が可能なプログラム。アドレス指定が、プロセスの先頭アドレスからの相対位置で表現されていればよい。リロケータブルコードのうち、特に位置独立コードと呼ばれるものは、リンカやローダの機能に依らずとも自由な位置での実行が可能なコードであり、単にリロケータブルであるものとは区別される。
再使用可能(リユーザブル)
主記憶に読み込まれて実行を終えたプログラムが、再度の主記憶への読み込みを行うことなく再実行できることをいう。これには、実行し終えたプログラムをプログラム自身が書き換えない、実行後にプログラム内部変数に影響が残ってしまわないことなどが必要である。
再帰可能(リカーシブ)
自分自身を呼び出すことが可能なもの。
再入可能(リエントラント)
プログラムの実行中、別のプロセスが同じプログラムを同時に実行できるもの。プログラム(コード)部分とデータ部分が別の記憶領域に分かれていて、コード部分だけ共有できればよい。同時実行したいプロセスは、データ部分だけ独自に新しく用意する。リエントラントなコードは、当然にリカーシブ、リユーザブルである。
歴史「オペレーティングシステムの歴史」も参照
マルチタスクOSにおけるプロセス管理詳細は「プロセス管理」を参照