进程与并发控制：实时调度算法比较

"本文主要探讨了进程与并发的相关概念，包括多道程序设计、进程调度、并发执行的特性以及四种实时进程调度算法的比较。" 在计算机系统中，进程是资源分配的基本单位，也是程序执行的实例。进程具有生命周期，可以经历新建、就绪、运行和终止等状态。进程控制涉及创建、撤销、阻塞和唤醒等操作，以确保系统的正常运行。线程作为更轻量级的执行单元，被引入以提高系统效率，同一进程内的线程能共享资源，减少上下文切换的开销。 多道程序设计是早期操作系统的核心理念，它允许多个程序同时在内存中运行，以提升系统资源利用率。在这样的环境下，进程调度变得至关重要，主要目标是保证公平性和效率。调度的目标之一是确保每个用户都能得到相对公平的CPU时间，这通常通过各种调度算法来实现。除了CPU，其他资源如内存、I/O设备也需要管理，当资源出现竞争时，操作系统会采用适当的同步机制，如信号量、管程等，来避免和解决资源冲突。 进程间的通信是并发环境下实现协作的重要手段，例如通过管道、消息队列、共享内存等方式传递信息。然而，不正确的通信可能导致死锁，即多个进程相互等待对方释放资源而无法继续执行。死锁的预防和避免是操作系统设计中的重要课题，常用策略包括资源预分配、银行家算法等。 文章提到的四种实时进程调度算法没有具体列出，但常见的实时调度算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、高响应比优先(HRRN)和优先级调度。FCFS简单直观，按进程到达的先后顺序分配CPU；SJF优先选择执行时间最短的进程，提高平均周转时间；HRRN结合了FCFS和SJF，考虑了等待时间和执行时间；优先级调度则根据设定的优先级决定进程执行顺序，常用于实时系统，确保关键任务的及时完成。 并发环境下的程序执行有两种模式：顺序执行和并发执行。顺序执行时，程序按照预定的顺序逐条执行指令，而在并发环境中，多个程序在宏观上似乎同时执行，但在微观上交替占用CPU。这种非确定性的执行顺序通过前趋图来描述，它是一个有向无环图，表示了各进程间的依赖关系。 进程与并发是操作系统核心概念，涉及到进程的状态转换、调度、通信和死锁管理等多个方面。理解这些概念对于深入学习操作系统原理和优化系统性能至关重要。