操作系统进程管理：进程同步与互斥

"该资源是关于操作系统进程管理的课件，主要探讨了如何防止部分分配导致的问题，如摒弃请求和保持条件，并介绍了进程的概念、特征、生命周期、进程控制、处理机状态、原语、进程的同步与互斥等相关概念。" 在操作系统中，进程管理是核心功能之一，防止部分分配策略是为了避免死锁的发生。这种策略要求进程在开始执行前一次性申请所有所需资源，只有当所有资源都可获得时，系统才会分配资源并启动进程。这样做虽然可能导致资源的浪费，但可以确保进程在运行过程中不会因为资源不足而中断，从而避免了部分分配可能导致的死锁状态。 进程具有执行、就绪、阻塞等多种状态，这些状态的变化是由操作系统通过进程控制来管理的。进程控制块（PCB）是操作系统用来记录和控制进程状态的关键数据结构，其中包含进程标识符、处理机状态、调度信息等。PCB可以通过链接方式或索引方式进行组织，以便于系统的高效管理。 处理机状态分为系统态和用户态，系统态下的操作具有更高的权限，可以执行原语，原语是一组原子操作，用于实现操作系统内部的功能，如进程的创建、撤销、阻塞和唤醒等。 进程的同步与互斥是并发执行时必须解决的问题。互斥是指一组并发进程在访问临界资源时，必须保证一次只有一个进程在临界区内执行，以防止资源的竞争冲突。临界区是访问临界资源的代码段，而临界资源是不能被多个进程同时访问的资源。为了实现互斥，Dijkstra提出了临界区设计原则，确保每次只有一个进程在临界区内，并且进程在临界区内不会无限期停留。 同步则是控制进程间有序协作的过程，例如，进程间的直接制约关系，即进程A需要使用进程B的私有资源，就需要等待B完成其操作。同步机制遵循的一些准则包括：空闲让进（如果资源未被使用，则允许请求者进入）、忙则等待（占用资源的进程需要完成后再释放）、有限等待（进程等待进入临界区的时间是有限的）和让权等待（占用资源的进程主动放弃处理机，进入就绪队列）。 通过信号量机制，操作系统可以实现对进程同步和互斥的有效控制。信号量是一种特殊的变量，用于同步和保护资源。当资源可用时，信号量值会增加；当资源被使用时，信号量值会减少。进程在进入临界区前检查信号量，若值为正则可以进入，否则等待。 本课件深入讲解了操作系统中进程管理的多个重要方面，包括防止部分分配的策略、进程的状态转换、控制原语以及同步与互斥的实现，对于理解操作系统如何管理和协调并发执行的进程至关重要。