1. Compilation (o interpretazione): Un programma scritto in un linguaggio di alto livello (come C ++, Java, Python) deve essere tradotto in istruzioni per la macchina. Questo accade in due modi principali:
* Compilation: Il compilatore traduce l'intero programma in un file eseguibile completo (ad esempio un file `.exe` su Windows o un file binario su Linux/macOS). Questo eseguibile contiene codice macchina specifico per l'architettura del computer di destinazione.
* Interpretazione: Un interprete traduce ed esegue la riga del programma per riga, senza creare un eseguibile separato. Questo è più lento della compilation ma offre più indipendenza della piattaforma. Lingue come Python e JavaScript sono in genere interpretate (sebbene la compilation just-in-time [JIT] sia spesso utilizzata per migliorare le prestazioni).
2. Caricamento: Il caricatore del sistema operativo è responsabile del caricamento dell'eseguibile del programma in memoria. Questo implica:
* Trovare l'eseguibile: Il caricatore individua il file di programma sul dispositivo di archiviazione (disco rigido, SSD, ecc.).
* Allocazione della memoria: Si riserva spazio nella RAM del computer per il codice, i dati e lo stack del programma. Lo stack viene utilizzato per le chiamate temporanee di dati e funzionalità. Il heap viene utilizzato per la memoria allocata dinamicamente.
* Relocazione: Il caricatore regola gli indirizzi di memoria all'interno del programma per riflettere la sua posizione effettiva nella RAM.
* Collegamento: Se il programma utilizza librerie o moduli esterni, il caricatore li collega al programma.
3. Creazione del blocco di controllo del processo (PCB): Il sistema operativo crea un PCB, una struttura di dati che contiene tutte le informazioni necessarie per gestire il processo. Questa informazione include:
* ID processo (PID): Un identificatore univoco per il processo.
* Contatore del programma: Punti alle successive istruzioni da eseguire.
* Registri della CPU: Archivia i dati temporanei utilizzati dalla CPU.
* Informazioni sulla gestione della memoria: Dettagli sulla memoria assegnata al processo.
* Stato I/O: Informazioni sulle operazioni I/O del processo.
* Stato: Indica se il processo è in esecuzione, pronto, bloccato, ecc.
4. Esecuzione: Una volta caricato il programma e il PCB è stato creato, lo scheduler del sistema operativo assegna il processo a un core CPU. La CPU recupera quindi le istruzioni dal codice del programma in memoria, le esegue e aggiorna il PCB di conseguenza. Il processo continua l'esecuzione fino al completamento o termina.
In breve, un programma è un insieme statico di istruzioni, mentre un processo è un'istanza dinamica di un programma in esecuzione. Il processo ha il proprio spazio di memoria, risorse e un PCB gestito dal sistema operativo. Più processi possono essere eseguiti contemporaneamente (anche se non necessariamente contemporaneamente su una CPU a core singolo).
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