操作系统进阶：进程、线程与处理机调度

"王道操作系统第二章笔记主要涵盖了操作系统中的进程管理、处理机调度以及调度算法等核心概念。" 操作系统是管理计算机硬件与软件资源的软件，而第二章深入探讨了操作系统中的进程及其相关机制。进程是操作系统中执行的程序实例，它由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成。在单道程序时代，所有资源服务于一个程序，但随着多道程序的引入，操作系统需要管理多个并发执行的进程。 1.1 进程的定义与组织方式： - 进程定义：在多道程序环境下，进程是程序的一次动态执行过程，拥有独立的内存空间和资源。 - 组织方式：进程可以通过链接方式或索引方式来组织，便于操作系统管理和调度。 1.2 进程的状态与转换： - 基本状态：进程可以处于就绪、运行和阻塞三种状态。 - 其他状态：创建和终止状态是进程生命周期的开始和结束阶段。终止状态并不立即结束，需要操作系统进行清理。 - 转换：进程状态的转换是由特定事件触发，如I/O请求、资源分配等。 1.3 进程控制： - 进程控制通过原语实现，原语是不可中断的操作，运行在核心态，确保了进程状态转换的安全性。 1.4 进程通信： - 进程通信是为了协调不同进程间的操作，包括共享存储、消息传递和管道通信等方式。 - 消息传递包括直接和间接通信，使用发送和接收原语完成。 1.5 线程与多线程模型： - 线程是进程中可并发执行的更小单位，线程间共享进程资源。 - 引入线程机制后，提高了并发性和资源利用率。 - 线程实现有用户级和内核级，以及多对一、一对一和多对多模型。 2. 处理机调度： - 调度分为高级调度（作业调度）、中级调度（交换调度）和低级调度（进程调度），不同层次满足不同的需求。 - 调度时机通常在进程进入临界区或完成资源访问后。 - 调度过程涉及进程的切换，包括上下文切换，以确保资源的有效分配。 2.3 调度算法的评价指标： - CPU利用率、系统吞吐量、周转时间、带权周转时间和响应时间是衡量调度性能的关键指标。 - 高CPU利用率意味着资源利用充分，短的周转时间和响应时间则提升了用户体验。 2.4 调度算法： - FCFS（先来先服务）简单易行，但可能导致短进程等待时间过长。 - SJF（最短作业优先）优化了短进程的等待时间，但可能导致长进程饥饿。 - HRRN（高响应比优先）结合了等待时间和执行时间，试图平衡各类进程的需求。 本章内容详尽地阐述了操作系统如何管理进程、线程以及如何有效地调度处理机资源，是理解操作系统核心机制的基础。