操作系统进程管理：并发与状态转换

"基本状态演变图-操作系统课件" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制硬件资源，以及提供服务给用户和应用程序。在操作系统中，进程管理是至关重要的一个领域，它涉及到程序如何在多道程序环境中并发执行。本课件主要探讨了进程的状态演变及其相关概念。 首先，我们来理解前趋图的概念。前趋图是一种有向无环图（DAG），用于描述操作、语句或进程之间的执行顺序。每个节点代表一个操作或程序段，边则表示这些操作或程序段之间的依赖关系。在顺序程序设计中，程序的执行遵循前趋图中的顺序，具有顺序性、封闭性和可再现性。但在并发程序设计中，由于多道程序的执行，程序的执行顺序变得不确定，呈现出间断性、失去封闭性和不可再现性。 进入进程管理的主题，进程被定义为程序在内存中的一次执行实例，是系统分配资源和调度的基本单位。它具有动态性、并发性、独立性、异步性等特征。进程由程序段、数据段和进程控制块（PCB）组成，其中PCB包含了关于进程状态、资源分配等信息。 进程有三种基本状态：就绪状态（Ready）、执行状态（Running）和阻塞状态（Blocked）。当进程等待CPU时，它处于就绪状态；获得CPU并正在执行时，它处于执行状态；如果进程因为等待某个事件（如I/O操作完成）而暂停，它就会进入阻塞状态。这些状态之间的转换是由操作系统通过进程控制来实现的。例如，时间片完或调度会导致就绪状态的转换，事件发生（如I/O完成）会将阻塞状态的进程唤醒。 并发执行的程序之间可能存在相互影响，因此需要满足一定的条件才能确保并发执行的正确性。Bernstein条件指出，如果两个进程Pi和Pj的读集合（R(Pi)和R(Pj)）与写集合（W(Pi)和W(Pj)）没有交集，它们就能并发执行，并保持可再现性。这意味着进程之间不共享变量，从而避免了竞争条件和数据不一致性。 操作系统中的进程管理涉及进程的状态转换、并发执行的条件以及进程间的交互。理解这些基本概念对于深入学习操作系统的工作原理至关重要。通过学习这个课件，你可以更好地掌握操作系统如何高效地管理进程，以及如何保证并发执行的正确性和安全性。