进程管理：并发与并行的概念及进程通信

"进程与并发程序设计" 在操作系统中，进程是执行中的程序实例，而并发性和并行性是处理多任务的关键概念。并发是指在一段时间内，多个任务看似同时执行，而并行则是在同一时刻，多个任务实际上在不同的处理器上同时运行。操作系统通过进程管理和调度来实现这种并发性，使得单个处理机能够执行多个任务。 进程有三种基本状态：运行状态（CPU正在执行进程）、就绪状态（进程等待CPU但已准备好运行）和阻塞状态（进程因等待某个事件发生而暂停）。进程状态的转换是由操作系统控制的，例如，当进程时间片用完或发生中断时，进程会从运行状态变为就绪状态或阻塞状态。 进程控制块（PCB）是操作系统用来记录和管理进程信息的数据结构，它包含了如进程ID、状态、优先级、内存指针、上下文信息等。当进程需要切换时，操作系统会保存当前进程的PCB，加载下一个进程的PCB，从而实现进程间的切换。 信箱是一种进程间通信（IPC）机制，用于在并发进程中传递消息。信箱可以是私用的或公用的。私用信箱由用户进程创建，仅其所有者可以读取，其他进程只能向信箱发送消息，当创建进程结束时，信箱也会消失。而公用信箱由操作系统创建，可供系统中经过核准的多个进程共享，它们既可以发送消息，也可以接收消息，通常在整个系统运行期间保持存在。 进程调度是操作系统核心功能之一，负责决定哪个进程在何时获得CPU的使用权。调度算法根据系统服务目标，如公平性、响应时间或吞吐量，来决定进程的优先级。优先级可能基于各种因素计算，如进程的等待时间、执行时间、类型等。作业是用户提交给系统的任务，包括一系列作业步，作业控制块（JCB）则存储了作业的相关信息，帮助操作系统管理和调度。 操作系统通过创建和管理进程，使用进程间通信机制如信箱，以及进行有效的进程调度，实现了单处理机上的并发任务执行，满足了用户同时进行多个任务的需求。同时，理解这些概念对于设计和优化并发程序至关重要。