操作系统：进程与线程管理

"操作系统第二章课件主要涵盖了进程管理的核心概念，包括进程的基本概念、进程控制、进程同步、经典进程同步问题、进程通信以及线程的介绍，特别强调了进程和线程之间的联系与区别。" 操作系统是计算机系统中负责管理和控制硬件资源以及调度软件程序的软件组件。在这一章中，主要探讨的是进程管理，它是操作系统中的关键部分，因为进程是操作系统中执行的实体。 2.1 进程的基本概念 进程可以理解为一个程序的实例，它包含程序的内存映像、上下文（如寄存器状态）以及资源分配。前趋图（Precedence Graph）被用来描述进程间的执行顺序，它是一个有向无环图（DAG），其中的节点代表进程，边表示一个进程必须在另一个进程之前完成的关系。进程的执行时间可以通过节点的权重来表示。 2.2 进程控制 操作系统通过进程控制块（PCB）对进程进行管理和调度，包括创建、撤销、阻塞和唤醒等操作，以确保系统中进程的有序运行。 2.3 进程同步 进程同步是解决多个进程间协作的问题，确保它们能正确地协调执行。典型的同步机制包括信号量、管程、事件和条件变量等，以避免竞争条件和死锁。 2.4 经典进程同步问题 经典的同步问题包括哲学家就餐问题、生产者消费者问题、读者写者问题和银行家算法，这些问题展示了如何在多进程中有效地实现资源的共享和访问控制。 2.5 进程通信 进程通信（IPC）允许进程间交换数据，以协同工作。通信方式包括管道、消息队列、共享内存、套接字等，每种方式都有其特点和适用场景。 2.6 线程 线程是进程内的执行单元，同一进程内的线程可以共享资源，减少了上下文切换的开销。线程与进程的主要区别在于，线程轻量级，创建和销毁更快，但它们之间更容易发生资源竞争和死锁。 图2-3展示了并发执行时的前趋图，其中多个进程可以同时进行，但仍然存在一定的执行顺序关系，比如输入（I）、计算（C）和处理（P）之间的关系。 总结来说，本章深入探讨了操作系统如何管理和协调进程，包括它们的创建、同步、通信以及与线程的关系，这些都是理解和设计高效操作系统的基础。学习这些内容对于理解操作系统的工作原理和解决实际的并发编程问题至关重要。