操作系统：进程管理与并发执行

"进程管理是操作系统的核心功能之一，主要涉及进程控制、进程调度、互斥与同步、死锁与饥饿的避免以及经典问题的解决。本章内容将深入讲解进程的理论与实践，包括进程的描述、控制、调度以及线程的理解。在单道程序设计环境中，程序按照顺序执行，具有资源独占性、执行顺序性和结果可再现性。而在多道程序设计环境下，这些特性被打破，程序可以并发执行，导致资源共享、执行顺序不确定和结果不可再现性。进程作为操作系统中资源分配和调度的基本单位，是由程序在特定数据集上的执行过程构成。根据功能，进程可以分为系统进程和用户进程，前者用于管理系统资源，后者则是用户程序的并发实例。操作系统对系统进程的协调和资源管理直接负责，而用户进程之间的交互和协调则由用户自行设定或借助系统提供的协调机制。进程控制包括进程的创建、终止和状态转换，这些操作通常由操作系统内核实现。此外，进程调度决定了哪个进程在何时获得CPU执行权，而互斥与同步机制确保了并发进程间的数据一致性，防止了死锁和饥饿现象的发生。" 本章重点探讨了以下几个关键知识点： 1. **进程理解**：进程是程序在特定数据集上的执行实例，是操作系统资源分配和调度的基本单元，具有独立的地址空间和生命周期。 2. **进程与程序的区别**：程序是静态的代码集合，而进程是动态的执行实体，它包含程序的执行状态和数据。 3. **进程控制**：包括进程的创建、销毁和状态转换（如就绪、运行、等待）。这些操作由操作系统内核负责，以确保系统稳定运行。 4. **进程调度**：决定了进程的执行顺序和时间分配，常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转等。 5. **线程**：线程是进程内的执行路径，同一进程内的线程可以共享资源，减少上下文切换的开销，提高系统效率。 6. **并发执行**：多道程序设计环境下，程序可以并发执行，导致资源共享、执行顺序不确定和结果不可再现性。 7. **资源独占与执行顺序性**：在单道程序设计环境下，程序独占资源并按顺序执行；而在多道程序设计环境下，这些特性不再成立。 8. **结果的再现性**：在并发环境中，由于执行的不确定性，相同程序在不同条件下可能产生不同的结果。 9. **相互制约性**：进程间可能存在间接或直接的制约关系，这需要通过同步和互斥机制来协调。 10. **系统进程与用户进程**：系统进程由操作系统管理，提供服务并分配资源；用户进程则是用户程序，享用系统服务并受操作系统调度。 通过深入理解和掌握这些知识点，可以更好地理解操作系统的内部工作原理，为实际系统设计和优化提供理论基础。