操作系统第二章：处理机管理与并发执行

"操作系统第二章主要探讨了处理机管理，特别是多道程序设计的概念和技术，以及由此引发的并发与并行执行的问题。本章详细分析了单道程序系统与多道程序设计的区别，强调了多道程序设计提高资源利用率和并发执行带来的影响。" 在操作系统中，第二章主要聚焦于处理机管理，这是操作系统核心功能之一。在多道程序设计的背景下，系统能够同时加载多个程序到内存中，并允许它们共享资源和并发执行，从而提高了系统的资源利用率。相比单道程序系统，其中的程序独占所有资源，导致在I/O操作时CPU经常处于空闲状态，多道程序设计显著提升了效率。 并发执行是多道程序设计的关键特性，指的是多个事件在同一时间段内同时进行，而并行则更进一步，意味着这些事件在同一时刻发生。在多道程序设计中，由于程序之间的交互，出现了进程的同步与互斥问题，以及可能导致系统停滞的死锁现象。 程序的执行有两种模式：顺序执行和并发执行。在单道系统中，程序严格按照先后顺序执行，只有一个资源在使用，具有封闭性和可再现性的特点。封闭性意味着程序执行期间资源仅被该程序独占，而可再现性则表示相同的初始条件将导致相同的执行结果。 然而，当切换到并发执行，多个程序在同一时间段交替运行，这使得资源得以共享，但也导致了封闭性和可再现性的丧失。程序之间可能相互影响，初始条件相同的情况下，执行结果可能不一致。例如，当两个或更多程序共享公共资源时，如一个变量，它们的执行顺序和结果会变得不确定。 这种并发执行的特点带来了新的挑战，如进程间的同步（确保某些事件按特定顺序发生）和互斥（防止对共享资源的不正确访问）。解决这些问题通常需要采用同步机制，如信号量、管程等，以确保系统的稳定和有效运行。 操作系统第二章深入讲解了处理机管理中的多道程序设计原理，涵盖了从单道到多道程序的转变，以及这一转变带来的并发执行的特性、优势和挑战。这些概念和技术对于理解现代操作系统如何高效管理资源和调度进程至关重要。