操作系统中的进程管理与并发执行

"该资源是关于操作系统的一份教学课件，主要讲解了进程管理的相关内容，包括进程的引入、描述、控制、同步、通讯、调度、死锁以及操作系统结构等核心概念。" 在操作系统中，进程是程序并发执行的基本单位，它的引入是为了提高计算机资源的利用率。进程具有并发性、动态性、独立性和异步性等特征。在描述进程时，我们关注其状态，通常有运行、就绪、阻塞和挂起四种基本状态，它们之间可以通过特定的事件进行转换。每个进程都有一个唯一的标识，即进程控制块（PCB），其中包含了描述进程状态和资源分配等信息。 进程控制是操作系统对进程进行管理和调度的关键。内核是操作系统的核心部分，它负责管理进程的创建、撤销、状态转换等操作。通过增加“挂起”和“激活”操作，可以将进程状态细化为五种，包括运行、就绪、阻塞、就绪挂起和阻塞挂起。进程控制原语如创建、撤消、阻塞、唤醒、挂起和激活，是操作系统实现进程管理的基础。 进程间的同步和通信是并发执行时必须解决的问题。临界资源和临界区是同步的基础，而信号量机制是实现进程同步和互斥的常用工具，包括记录型信号量和P、V操作。通过信号量，可以解决如生产者-消费者问题等经典的同步问题。除了信号量，还有共享存储器系统、消息传递系统和管道通信等高级通信机制。 处理机调度是操作系统的重要功能，包括作业调度和进程调度，它们决定了进程何时获得处理机。调度算法的选择应考虑周转时间、响应时间、公平性等因素。常见的调度算法有先来先服务、短作业优先、时间片轮转等，每种算法都有其适用场景。死锁是并发执行时可能遇到的严重问题，它由四个必要条件构成：互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。防止死锁的方法包括资源预分配策略，而银行家算法是死锁避免的一种典型应用。 最后，操作系统设计有多种结构，如模块接口法、层次结构法和客户/服务器结构。例如，Windows 2000操作系统采用的是客户/服务器架构，其中包含了进程和线程的控制API函数。 这份课件详细阐述了操作系统中进程管理的各个方面，旨在帮助学习者理解并掌握操作系统的核心概念和技术。