操作系统中的进程管理与调度策略

"操作系统课程资料，讲解了处理机的三级调度机制，重点在于进程管理和调度原理，涵盖了进程的定义、状态转换、同步与通信、死锁处理以及多种调度算法等内容。" 操作系统是计算机系统的核心部分，它管理并协调系统的硬件和软件资源，提供公共服务给用户。在多道程序设计技术中，为了高效利用计算机资源，操作系统引入了进程这一概念。进程是程序在内存中的执行实例，具有独立的内存空间和状态，包括就绪、运行和阻塞三种基本状态，通过进程控制块（PCB）来存储和管理进程的状态信息。 进程管理是操作系统的核心任务之一，涉及到进程的创建、撤销、阻塞、唤醒等操作。这些操作由操作系统内核中的进程控制原语来实现，如创建进程、终止进程、挂起进程和激活进程等。线程是轻量级的进程，共享同一地址空间，引入线程可以减少资源开销，提高系统效率。 在并发执行环境中，进程间可能存在相互制约关系，这需要进程同步来保证正确执行。临界资源和临界区是同步的基础，通过硬件支持如测试并设置指令，或者软件机制如信号量（记录型信号量及P、V操作）来实现进程的互斥和同步。消息传递、共享存储和管道通信是常见的高级进程通信机制，用于进程间的数据交换。 处理机调度是操作系统中的关键组件，分为作业调度、中级调度和进程调度（低级调度）。作业调度负责从作业后备队列中选择作业进入主存，中级调度负责控制进程在主存和外存之间的交换，而进程调度则频繁地决定就绪队列中哪个进程获得CPU。不同的调度算法如FCFS（先来先服务）、SJF（最短作业优先）、RR（时间片轮转）等适用于不同的系统需求，如响应时间、周转时间等。 死锁是多个进程等待对方释放资源而无法继续执行的现象。避免死锁需要满足互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待这四个条件。银行家算法是一种有效的死锁预防策略，通过预先分配资源来避免死锁的发生。当死锁发生时，可以采取资源剥夺、回滚或进程终止等方式进行恢复。 操作系统的设计有多种结构，如模块接口法、层次结构法和客户/服务器结构。例如，Windows 2000操作系统采用的是混合型结构，结合了微内核和客户/服务器模式。 操作系统中的进程管理涵盖了从进程的创建到调度、同步、通信、死锁预防和资源管理等多个方面，理解并掌握这些知识点对于理解和设计高效的操作系统至关重要。