操作系统并发进程详解

"该资源是关于操作系统的PPT讲解，主要涵盖了并发进程的概念、管理和通信等方面，由徐锋教授在南京大学计算机科学与技术系分享。PPT详细介绍了并发进程的特性，包括并发性、共享性、制约性和交互性，并通过实例解释了并发程序设计如何提高处理器效率和实现进程间的信息交换。" 操作系统是计算机系统的核心部分，负责管理硬件资源，控制程序执行，以及提供服务给用户和其他软件。在这个PPT中，特别强调了并发进程的概念，它是操作系统中的一个重要概念。 顺序程序设计是传统编程模式，一个程序从头到尾执行，不同程序之间按顺序执行。这种模式简单易懂，但可能导致处理器效率低下，如例子所示，一个包含输入、计算和输出的程序串行执行时，处理器利用率仅为35%左右。 并发进程则引入了时间上的重叠，使得多个进程可以在宏观上同时活动。虽然在微观层面，任何时刻只有一个进程在CPU上运行，但通过快速切换，可以实现多个进程的并发执行，提高了处理器的利用率。例如，将输入、计算和输出三个步骤设计为独立的进程，通过缓冲区进行信息交换，可以显著提升系统效率。 在并发环境下，进程具有并发性、共享性、制约性和交互性四个关键特性。并发性使得多个进程可以在同一时间段内执行，共享性允许进程共享资源，制约性表示进程间的相互依赖，交互性则意味着进程间可以通过通信进行数据交换。 为了管理并发进程，PPT中提到了临界区管理，这是一种确保在任何时刻只有一个进程能访问特定资源的技术，以避免数据竞争和不一致性。此外，还介绍了信号量和PV操作，它们是用于同步并发进程的重要工具。信号量是一种计数器，PV操作是其操作原语，用于控制对共享资源的访问。 管程是另一种进程同步机制，它提供了一个结构化的环境来管理公共资源和控制进程访问。通过定义和使用管程，可以更有序地处理并发进程间的交互。 进程通信是并发系统中的关键部分，它允许进程间交换数据和协调工作。PPT中可能会讨论基本的通信机制，如管道、消息队列、共享内存等。 最后，PPT还会涉及死锁问题，即两个或更多进程互相等待对方释放资源，导致所有进程都无法继续执行的情况。死锁的预防和检测是操作系统设计中的重要课题。 这个PPT详细阐述了操作系统中并发进程的各个方面，对于理解和掌握操作系统原理及其在实际中的应用非常有帮助。