进程与线程详解：并发执行与资源管理

"嵌入式系统及应用：5-3-1 进程、线程.ppt" 在嵌入式系统中，进程和线程是操作系统管理任务执行和资源分配的基本单位。进程是程序在执行过程中的一个实例，它包含了程序的上下文以及分配给它的资源，如内存空间、文件句柄等。而线程则是进程内的执行流，是CPU调度的基本单元，它们共享同一进程的资源，但各自拥有独立的程序计数器、栈和局部变量。 **进程的概念** - **程序的顺序执行**：程序按照其指令序列依次执行，具有顺序性、封闭性和可再现性。当程序执行时，从数据输入到计算再到结果输出，每个步骤按预设顺序进行。 - **程序的并发执行**：多道程序设计技术使得多个程序能够同时执行，但这种并发可能导致间断性、非封闭性和不可再现性。并发执行时，需要解决执行顺序协调、资源共享和内存管理等问题。 **进程的定义** - 进程是一个可并发执行的程序在特定数据集合上的运行过程，拥有自己的资源，如PCB（进程控制块），包含进程标识信息、处理机状态信息、调度信息和其他资源信息。 - 进程的特征包括动态性（状态可变）、并发性、独立性（资源独立）和异步性（执行顺序不可预测）。 **进程管理的挑战** - 进程的创建、撤销和切换会带来时间和空间开销，同时，进程间的资源竞争和同步问题需要解决，以避免死锁和竞态条件。 **线程的概念** - 线程是为了降低进程管理的开销，提高系统效率而引入的。线程是轻量级的进程，共享同一进程的资源，减少了上下文切换的开销。 - 系统对线程的操作主要包括创建、撤销和线程切换。线程间的通信和同步通过共享内存、信号量等方式实现。 **引入线程的目的** - 减少上下文切换成本，因为线程切换只需要保存和恢复少量寄存器状态，而非整个进程的资源。 - 提高并发性，同一进程内的多个线程可以并发执行，增加系统的并行度和吞吐量。 在嵌入式系统中，尤其是在资源有限的环境中，进程和线程的管理至关重要。合理地利用进程和线程可以优化系统性能，平衡资源使用和任务调度，确保系统的稳定性和效率。