进程管理：从顺序执行到并发执行的概念与特性

"本章主要讨论了进程管理的相关知识，特别是管程的提出，作为解决P、V操作在同步问题上不足的一种新方法。管程是操作系统中用于进程同步的一种机制，旨在改善程序的可读性、维护性和正确性。此外，内容涵盖了进程的基本概念，包括程序的顺序执行和并发执行的特性，以及前驱图在描述程序依赖关系中的应用。" 在操作系统中，进程管理是至关重要的，因为它涉及到如何有效地调度和控制并发执行的程序。在传统的P、V操作中，虽然能够实现进程间的同步，但存在程序不易读、不利于修改和维护以及正确性难以保证的问题。为了解决这些问题，管程被引入。管程是一种更高级的同步原语，它将共享数据结构和对其访问的控制逻辑封装在一起，从而提高了代码的可读性和可维护性，同时也更易于确保并发执行的正确性。 进程是操作系统中执行程序的实例，代表了程序的一次动态执行过程。进程的存在使得多个程序可以在同一时间间隔内执行，实现了多任务处理。进程有三种基本状态：就绪、运行和阻塞。在进程管理中，操作系统通过进程调度算法来决定哪个进程应该获得处理器资源。 程序的顺序执行是单道系统中的基本模式，每个操作严格按照顺序进行，具有顺序性、封闭性和可再现性的特点。而在多道系统中，程序可以并发执行，这带来了间断性、失去封闭性和不可再现性的特征。并发执行使得资源的共享成为可能，但也增加了控制和同步的复杂性。 前驱图是一种用于描述程序段或任务间依赖关系的图形工具，每个节点代表一个程序段，箭头表示执行的顺序。在并发环境中，前驱图可以帮助分析和设计进程的执行顺序，以避免或解决并发执行中可能出现的竞态条件和死锁问题。 管程的出现，作为一种同步机制，旨在克服P、V操作的局限性，通过提供一个集中的、受控的访问点来管理共享资源，从而简化了并发编程。在管程中，进程可以请求进入管程，执行相关的操作，然后离开，确保了在同一时间只有一个进程能访问受保护的资源，从而确保了同步。 管程的引入是为了解决并发环境中的同步问题，提高程序的可读性、可维护性和正确性，而进程管理和并发执行则是操作系统的核心概念，它们共同构成了多任务操作系统的基础。