Что такое процесс — запущенная программа на пальцах

В прошлом уроке мы выяснили: операционная система — это администратор, который распределяет ресурсы компьютера между программами. Теперь разберёмся, что вообще такое «запущенная программа» — то, чем ОС управляет. По-научному это называется процесс, и это одно из самых важных слов всего курса.

Как и раньше, в этом уроке не будет ни кода, ни команд — только интуиция и наблюдение.

Программа против запущенной программы

Сначала важное различие, которое часто путают.

Программа — это файл на диске. Набор инструкций, который лежит и ничего не делает, пока вы его не запустите. Это как рецепт в книге: текст с указаниями, но сам по себе он ничего не готовит.

Процесс — это программа, которую вы запустили. Она ожила: ей выделили память, она что-то вычисляет, реагирует на нажатия. Это как повар, который взял рецепт и реально готовит на кухне: использует плиту, ингредиенты, посуду.

Один и тот же рецепт могут готовить сразу несколько поваров на разных кухнях. Точно так же одну программу можно запустить несколько раз: откройте два окна браузера или два окна калькулятора — это одна программа на диске, но два разных процесса. Каждый живёт своей жизнью: свои открытые вкладки, свои данные, своя память.

[!note] Когда говорят «запусти программу», на самом деле имеют в виду «создай процесс из этого файла». Файл-программа остаётся на диске неизменным, а процессов из него можно породить сколько угодно.

Почему процессов так много

Включите компьютер, ничего не открывайте — и всё равно внутри уже работают десятки, а то и сотни процессов. Откуда они?

Дело в том, что работают не только программы, которые вы видите на экране. Большинство процессов невидимы и трудятся в фоне:

• Часть из них — это сама операционная система: её процессы следят за сетью, звуком, обновлениями, питанием батареи.
• Часть — служебные программы: синхронизация облака, проверка почты, антивирус, индексирование файлов для поиска.
• И только небольшая часть — это то, что вы открыли сами: браузер, мессенджер, музыка.

Причём даже одно приложение часто состоит из нескольких процессов. Современный браузер, например, обычно запускает отдельный процесс на каждую вкладку — чтобы если одна вкладка зависнет, остальные продолжали работать.

Поэтому нормальная цифра для обычного компьютера — от ста до нескольких сотен процессов одновременно. Это не значит, что что-то сломано: так и должно быть.

Все процессы хотят процессор — а он один

Вот тут и проявляется работа администратора-ОС, о которой говорил прошлый урок. Процессов — сотни, а процессор может в каждый момент времени заниматься чем-то одним (точнее, столькими делами, сколько у него ядер — но это всё равно гораздо меньше, чем процессов).

ОС решает эту проблему хитро: она даёт каждому процессу поработать совсем чуть-чуть, потом ставит его на паузу и передаёт ход следующему. Потом возвращается к первому. И так по кругу, очень-очень быстро — сотни переключений в секунду.

Поскольку переключение происходит быстрее, чем человек успевает заметить, нам кажется, что все программы работают одновременно. На самом деле они просто очень быстро сменяют друг друга. Это та самая иллюзия одновременности, которую создаёт ОС.

Хорошая аналогия — жонглёр. В каждый момент времени в руке только один шарик, но шарики сменяются так быстро, что кажется, будто все они в воздухе разом.

Как увидеть процессы своими глазами

Самое приятное: процессы можно посмотреть прямо сейчас, без всяких команд. В каждой ОС есть встроенный инструмент, который показывает список всех запущенных процессов и сколько ресурсов каждый потребляет.

• Windows: «Диспетчер задач». Нажмите Ctrl+Shift+Esc (или Ctrl+Alt+Del и выберите «Диспетчер задач»).
• macOS: «Мониторинг системы» (Activity Monitor). Найдите его через поиск Spotlight (Cmd+Пробел, наберите «Мониторинг системы» или «Activity Monitor»).
• Linux: «Системный монитор» (System Monitor) в большинстве графических окружений, либо аналогичное приложение.

Откройте этот инструмент — и вы увидите длинный список. Каждая строка — это один процесс. Рядом обычно показано, сколько процессора и памяти он потребляет прямо сейчас. Вы заметите, что список постоянно меняется: цифры скачут, ведь ОС каждую секунду перераспределяет ресурсы между процессами.

[!warning] В диспетчере задач можно принудительно завершить («снять») процесс. С незнакомыми системными процессами лучше этого не делать — можно случайно закрыть что-то нужное самой ОС. Пока что просто смотрите и наблюдайте, ничего не завершайте.

Попробуй сам

Наблюдательное задание, без кода:

1. Откройте диспетчер задач (Windows), Мониторинг системы (macOS) или Системный монитор (Linux) по инструкции выше.

2. Посчитайте примерно, сколько всего процессов в списке. Скорее всего, их окажется намного больше, чем программ, которые вы открывали сами. Запишите число.

3. Найдите в списке знакомое имя — например, ваш браузер. Обратите внимание: возможно, он представлен не одной строкой, а несколькими (отдельные процессы на вкладки). Это нормально.

4. Понаблюдайте за колонкой загрузки процессора (CPU) пару минут. Заметьте, как цифры меняются: то один процесс активен, то другой. Это ОС перераспределяет процессор между ними по очереди.

5. Запустите одну и ту же программу дважды (например, два окна калькулятора или редактора) и найдите оба в списке. Это одна программа на диске, но два разных процесса.

Запишите наблюдения. В следующем уроке разберём второй ограниченный ресурс, который ОС раздаёт процессам, — оперативную память.