操作系统中的并发进程与PV操作

"该资源是一份关于操作系统的课件，主要讲解了并发进程、临界区管理、信号量与PV操作、进程通信以及死锁等内容。课件通过实例阐述了顺序程序设计与并发程序设计的区别，并深入探讨了并发执行的概念和特点。" 在操作系统中，进程的并发执行是提升系统效率的重要手段。并发进程指的是在同一时间段内，多个进程都在执行，但并非同时在CPU上执行，而是交替进行。这种执行方式在宏观上表现为多任务同时进行，但在微观层面上，由于时间片轮转或上下文切换，每个进程会短暂占用CPU执行一段时间。 3.1.2进程的并发性指出，一组进程的执行在时间上可以重叠，这与顺序程序设计形成了鲜明对比。在顺序程序设计中，每个操作严格按照顺序执行，一个操作结束后续操作才会开始，这样的程序环境封闭且结果确定。而并发程序设计则允许进程间的交互和协作，可能导致结果的非确定性，因为它依赖于进程的执行顺序和调度策略。 在并发环境中，3.2临界区管理是确保进程安全的关键。临界区是指进程中访问共享资源的代码段，必须保证同一时刻只有一个进程能执行这部分代码。信号量与PV操作是解决临界区问题的一种方法，其中P操作用于请求进入临界区，V操作用于释放临界区。PV操作遵循同步原语，防止了数据竞争和死锁等问题。 3.3信号量机制通过一个整型变量来控制对公共资源的访问。当信号量为正时，表示可用资源的数量；为零时，表示无资源可供使用。P操作会尝试减小信号量，如果结果为负，则进程进入等待状态；V操作则会增加信号量，如果结果变为非负，可能唤醒等待的进程。 3.5进程通信则是进程间交换信息的方式，如管道、消息队列、共享内存等，它们使得并发进程能够协同工作，解决数据的传递和同步问题。 3.6死锁是指两个或更多进程相互等待对方释放资源，导致所有进程都无法继续执行的情况。避免和恢复死锁是操作系统设计中的重要部分，通常需要采取预防措施，如资源预分配、资源有序分配策略，或者通过死锁检测和恢复机制来处理。 课件中的例子展示了如何将顺序执行的任务转换为并发执行，以提高效率。在求解二次方程的例子中，传统顺序程序设计会按照固定顺序执行计算，而在并发程序设计中，可以将计算根的过程分解为两个并发进程，分别计算两个根，从而缩短总执行时间。 这份课件详细介绍了操作系统中并发进程的概念、管理和通信机制，为理解和实现多任务并行提供了理论基础。