操作系统中的进程同步与特性分析

"进程同步-操作系统（第二版）" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它对硬件设施进行改造，提供系统调用以扩展机器功能，并组织工作流程，为用户提供友好的运行环境。操作系统主要包含五个核心功能：处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理和网络与通信管理。操作系统还具有并发性、共享性、异步性和虚拟性四大特性。 并发性是指多个任务可以在同一时间段内交替执行，使得多道程序设计成为可能。在多道程序设计中，宏观上看起来多个程序同时执行，而微观上则是CPU快速切换执行不同的程序片段。引入多道程序设计的主要目的是提高系统资源的利用率和效率，比如通过进程调度，使得空闲的CPU时间得到充分利用。 共享性体现在操作系统允许多个进程共享硬件资源，例如内存和外设。但为了保证正确性，需要同步机制来控制进程的执行顺序。这里提到的同步问题包括保证合作进程的执行次序和共享缓冲区的同步。信号量和P、V操作是常用的同步工具，它们遵循四条准则：空闲让进（无进程时允许新进程进入）、忙则等待（资源被占用则等待）、有限等待（确保等待不会无限期）、让权等待（等待时释放CPU，避免资源浪费）。 操作系统中的中断处理是一个关键过程。当设备控制器或其他硬件发出中断请求时，CPU会暂停当前指令的执行，保存现场信息（如程序状态字PSW和程序计数器PC），然后转去执行中断处理程序。中断处理完成后，再恢复原来的CPU状态，继续执行被中断的程序。 进程是操作系统中并发执行的基本单位，具备动态性、并发性、独立性和异步性。进程由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成。进程有三种基本状态：就绪、运行和等待。当进程等待某个事件时，它处于等待状态；当它准备好执行但尚未分配到CPU时，处于就绪状态；而正在使用CPU的进程则处于运行状态。 不同类型的操作系统有不同的特征。批处理系统主要是为了大量批处理作业设计，强调高吞吐量；分时系统允许多个用户同时使用系统，每个用户感觉好像独占了整个系统；实时系统则强调响应时间的确定性，主要用于需要快速响应的场合。 在用户界面中，系统调用允许用户程序请求操作系统的服务。例如，用户可能通过系统调用来进行文件操作或设备控制。操作系统接收到请求后，会执行相应的服务程序，处理完后再将控制返回给用户程序。 操作系统通过并发性、同步机制和进程管理等手段，有效地组织和协调了多个程序的执行，保证了系统的稳定和高效。