操作系统简答：并发并行、进程线程与通信方式

"操作系统简答题（知乎）1" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，主要负责管理和控制计算机硬件及软件资源，提供用户界面，以及协调各个程序的执行。本摘要将详细阐述操作系统的一些关键概念。 首先，操作系统的功能主要包括处理机管理、内存管理、文件管理和设备（I/O）管理。处理机管理涉及进程的创建、撤销、状态转换和调度，确保多任务的高效运行。内存管理则涉及内存的分配、回收和地址映射，以优化内存使用。文件管理涉及文件的创建、删除、存取和保护，而设备（I/O）管理负责协调输入输出设备与处理器之间的交互。 并发和并行是两个重要的概念。并发是指多个事件在同一时间间隔内交替进行，给人一种同时进行的错觉。例如，吃面包和写字在同一时间段内交替进行，但并非真正同时。并行则指多个事件在同一时刻确实同时发生，如左手吃面包，右手写字，两者是真正同步的。操作系统通过多任务并发执行，提高了系统资源的利用率。 在操作系统的运行模式中，管态（系统态或核心态）和目态（用户态）的区分至关重要。管态的程序可以执行所有指令，包括特权指令，通常由操作系统内核运行。而目态的程序只能执行非特权指令，以保护系统资源。用户程序通常运行在目态，需要通过系统调用来请求操作系统服务，如访管指令，从而切换到管态。 进程是操作系统中代表执行实体的基本单元，具有独立的内存空间和资源。进程状态的转换包括就绪态、运行态和阻塞态。线程是轻量级的进程，不独立拥有资源，而是共享进程的资源，使得并发执行更为高效。 进程间的通信方法多样，包括共享存储、消息传递和管道通信。共享存储可以通过P/V操作实现低级同步，或者通过开辟共享内存区域实现高级同步。消息传递包括直接通信和信箱通信，通过消息的发送和接收实现进程间的信息交换。管道通信则利用特殊的文件系统，允许一个进程写入，另一个进程读取。 调度是操作系统中分配处理器的关键任务，包括作业调度、内存调度和进程调度。常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度等。高响应比优先调度综合考虑等待时间和执行时间，以提高系统的响应速度。 以上是对操作系统基础知识的总结，涵盖了操作系统的基本概念、进程和线程管理、进程通信以及调度策略等方面，这些内容对于理解和使用操作系统至关重要。