进程与并发控制解析：从概念到死锁

"进程与并发控制，包括进程的概念、状态转换、控制及描述，线程引入，进程调度，进程间通信，以及死锁处理。重点讨论了多道程序设计的目的和考虑因素，例如如何公平调度CPU资源，管理和解决资源冲突。通过飞机订票系统的例子展示了并发执行的问题。" 在计算机系统中，进程是操作系统资源分配的基本单位，它代表了一个程序的执行实例。进程具有三个基本状态：就绪、运行和等待。在进程的状态转换过程中，例如，一个进程在完成其任务后可能会从运行状态变为就绪状态，等待获取资源则会从运行状态转为等待状态。进程控制块（PCB）用于描述和控制进程，包含进程的状态、优先级、资源列表等信息。 线程是进程内的执行单元，共享进程的资源，引入线程可以减少上下文切换的开销，提高系统效率。进程调度则是操作系统核心的功能之一，负责决定哪个进程在何时获得CPU执行。调度策略包括先来先服务、短作业优先等多种，以实现公平性和效率的平衡。 进程间通信（IPC）是解决并发程序之间数据交换的关键。常见的通信机制有管道、消息队列、共享内存、信号量等。例如，在飞机订票系统中，T1和T2进程并发读写变量x可能导致数据不一致，通过适当的同步机制如信号量可以避免这种竞态条件。 死锁是指两个或多个进程互相等待对方释放资源而造成的一种僵局。防止死锁的方法包括避免循环等待、资源预分配和超时检测等策略。 多道程序设计提高了系统资源利用率，但同时也带来了并发控制的挑战。在设计多道程序系统时，需要考虑如何在并发程序间传递消息，保证数据的一致性，以及如何公平地调度CPU和其他资源，防止资源竞争导致的系统性能下降。例如，对于非CPU资源，通常采用请求-分配-使用-回收的机制，确保资源的有序使用。 总结起来，进程与并发是操作系统的核心概念，涉及进程的状态管理、调度、通信和死锁预防，这些知识点是理解和优化多道程序设计系统性能的基础。