并发程序设计与进程控制

"进程执行环境-进程描述与控制" 在计算机科学和操作系统领域，进程执行环境主要涉及进程描述与控制的概念。这些概念是操作系统的核心组成部分，它们确保了多任务环境下的高效资源管理和程序执行。 首先，多道程序设计是现代操作系统的基础，它允许系统在同一时间段内同时处理多个程序。顺序程序是指程序按照固定的顺序执行，每个程序在其执行完毕后才由下一个程序接替。在这样的环境中，程序具有执行顺序性、封闭性和确定性，即结果可预知且与执行速度无关。 然而，为了提高系统效率和资源利用率，引入了并发程序。在并发环境中，多个程序可以同时开始运行但尚未结束，它们的执行次序不再固定。并发执行带来了CPU和其他设备的利用率提升，例如，在并发程序的例子中，CPU和设备的利用率显著增加。但并发也引入了新的挑战，如程序执行结果的不可再现性，由于并发执行的相对速度和资源抢占，结果可能因执行顺序不同而变化。此外，程序的执行变得间断，共享资源可能导致竞争条件，以及程序间的独立性和制约性。 进程的基本概念包括进程的概念、基本状态及其转换、进程控制块和进程映像。进程是操作系统中表示执行程序的实体，拥有自己的内存空间，包括代码、数据、堆栈等段。进程的基本状态包括就绪、运行和等待，它们之间通过特定事件触发状态转换。进程控制块（PCB）是操作系统用于存储和管理进程信息的数据结构。进程映像是指进程在内存中的完整表示，包括代码、数据、堆、栈等。 线程是更轻量级的执行单元，可以存在于同一进程中。线程的引入旨在减少上下文切换的开销，提高系统响应速度。线程的实现机制有多种，如用户级线程和内核级线程。Solaris的进程线程模型是其中的一个典型例子，它支持多对多线程模型，即一个进程可以包含多个线程，反之亦然。 进程执行环境涉及到如何描述和控制进程，以实现系统的高效并发执行。操作系统通过管理进程的生命周期、状态转换、资源分配以及线程的创建和调度，确保了系统中多个任务的协调运行。理解这些概念对于开发和优化操作系统或者编写并发程序至关重要。