并发执行与进程控制：操作系统Lecture6解析

"操作系统课件：Lecture6 进程的并发执行问题.ppt" 操作系统在现代计算机系统中扮演着核心角色，它负责管理和调度计算机的硬件资源，其中包括处理器时间。在多道程序设计环境中，操作系统允许多个进程同时运行，这种现象称为并发执行。Lecture6探讨了这个主题，重点关注并发执行时遇到的同步和互斥问题。 并发执行的目的是提高系统效率，通过同时执行多个计算任务来充分利用系统资源。在编程时，开发者需要考虑如何利用操作系统提供的进程或线程机制来实现并发。进程是操作系统分配资源的基本单位，而线程是执行的基本单元，线程存在于进程中，它们共享进程的资源，但拥有独立的执行路径。 在编程层面，有三种方法实现并发执行： 1. 自动识别：程序员编写顺序程序，然后使用工具识别并行部分，由操作系统负责并发执行。 2. 并发编程语言：程序员直接识别并行部分，使用支持并发的语言编写程序。 3. 系统调用：在传统语言基础上，通过操作系统提供的进程或线程系统调用来实现并发。 并发语句（如Parbegin和Parend）是一种在传统高级语言中添加的结构化并发描述手段，它允许指定的代码块并发执行。然而，这种方法的描述能力有限，无法表达复杂的并发优先关系，这时就需要结合其他机制，比如信号量，来增强描述能力。 并发执行的实现依赖于操作系统的进程或线程机制。操作系统提供了创建、管理和同步进程或线程的系统调用接口。例如，Linux系统中的`fork()`调用用于创建新的进程，新进程与父进程共享大部分资源，但拥有独立的执行上下文。此外，还有其他系统调用如`pthread_create()`（用于创建线程）和同步原语（如信号量、条件变量等）来协调并发进程或线程的行为，解决同步和互斥问题。 同步是指多个进程或线程按照预定的顺序执行，以确保数据的一致性和正确性。互斥则涉及到对共享资源的访问控制，确保在同一时刻只有一个进程或线程能够访问特定资源，防止数据竞争和不一致。 实际应用中，同步和互斥的例子包括打印机队列管理，多个用户对数据库的并发读写，以及多用户环境下对文件系统的访问。例如，当多个用户尝试同时打印文档时，需要同步机制保证文档按顺序输出，而互斥则确保同一时间只有一个打印请求在处理。又如，在数据库系统中，为了保持数据完整性，多个事务可能需要同步执行以避免冲突，同时对关键数据的操作需要互斥访问，防止数据被不正确地修改。 总结来说，操作系统课件Lecture6主要讲解了进程并发执行的概念、编程方法、实现机制以及同步和互斥问题，这些都是理解和设计多任务系统的基础，对于理解和开发高效、可靠的并发应用程序至关重要。