进程管理：信号量限制与进程状态转换

该资源是关于操作系统课程的课件，主要讨论了进程管理和信号量的使用规则，同时涉及进程的概念、状态转换、组成以及进程控制块（PCB）的重要作用。 在操作系统中，信号量是一种重要的同步机制，用于解决进程间的同步与互斥问题。对信号量的操作有明确的限制： 1. 信号量在初始化时必须赋以非负数值，确保其初始状态是可用的。 2. 在进程执行过程中，信号量的值只允许通过P（wait）和V（signal）操作进行修改，不允许其他方式直接访问或修改，以保证同步机制的正确性。 P操作（P(S)）通常代表"等待"，当进程尝试访问一个资源时，如果资源不可用（信号量值为0），进程会被挂起，进入阻塞状态；如果资源可用（信号量值大于0），则会减小信号量并继续执行。 V操作（V(S)）表示"唤醒"，当一个进程完成对资源的使用，会增加信号量的值，若此时有进程因等待该资源而被阻塞，V操作会唤醒其中一个等待的进程，使其变为就绪状态。 进程是操作系统中执行程序的基本单位，具有以下关键属性： - 动态性：进程的创建、执行、暂停、恢复和终止都是动态进行的。 - 并发性：多个进程可以在同一时间段内交替执行，给人一种同时执行的错觉。 - 调度性：操作系统可以根据调度算法决定哪个进程获得CPU执行权。 - 异步性：进程执行的相对顺序不是预先确定的，取决于系统调度。 - 结构性：每个进程都有自己的进程控制块（PCB），存储着描述进程状态和控制进程执行的信息。 进程控制块（PCB）是操作系统核心管理进程的关键结构，包含如下信息： - 进程名称和标识信息。 - 当前状态（运行、就绪、阻塞）。 - 调度信息，如优先级。 - 通信信息，用于进程间的数据交换。 - 现场保护区，保存CPU寄存器状态。 - 资源需求和分配信息。 - 控制信息，用于操作系统的调度决策。 - 其他相关信息，如父子进程关系。 进程状态通常有三种基本状态：运行、就绪和阻塞，还可以通过以下方式转换： - 就绪到运行：进程被调度器选中，获得CPU执行权。 - 运行到阻塞：进程因等待某种事件（如I/O完成或信号量）而暂停执行。 - 阻塞到就绪：等待的事件发生，进程变为就绪状态，等待被调度。 - 运行到就绪：进程自愿放弃CPU（如完成任务或被高优先级进程抢占）。 此外，进程组织方式中，线性方式是指所有PCB以线性列表的形式存储，方便操作系统遍历和管理。操作系统根据这些PCB对进程进行控制，保证并发环境下的正确执行和资源分配。