操作系统中的进程管理与并发执行

"计算机操作系统--进程" 在操作系统中，进程是一个基本的概念，它是指一个具有一定独立功能的程序在特定数据集合上的动态执行过程。进程管理是操作系统中的关键部分，涉及进程的创建、控制、同步、通信以及死锁等问题。本章节主要探讨了以下几个方面： 1. 进程(PROCESS) - **程序的顺序执行和并发执行**：程序的执行有两种模式——顺序执行和并发执行。顺序执行遵循程序结构的逻辑次序，而在并发执行中，多个程序可以同时进行，提高资源利用率，但会带来异步性、失去封闭性和可再现性的问题。 - **进程的定义和描述**：进程是操作系统分配资源的基本单位，包括虚拟处理器、虚拟存储器和虚拟外设等。引入多进程可以提升硬件资源的使用效率，但也带来了空间和时间上的额外开销，增加了操作系统的复杂性。 2. **进程控制**：操作系统通过进程控制块（PCB）来管理和控制进程的生命周期，包括进程的创建、撤销、阻塞、唤醒等状态转换。 3. **线程(THREAD)**：线程是进程内的执行单元，共享同一地址空间，减少了上下文切换的成本，提高了系统的并发性。 4. **进程互斥和同步**：进程互斥确保同一时刻只有一个进程访问临界资源，而同步则是协调多个进程间的操作顺序，避免数据不一致。 5. **进程间通信(IPC, INTER-PROCESS COMMUNICATION)**：进程间通信允许进程之间交换数据，常见的通信机制有管道、消息队列、共享内存、信号量等。 6. **死锁问题(DEADLOCK)**：当两个或多个进程互相等待对方释放资源而陷入无限等待的状态，就形成了死锁。解决死锁通常需要预防、避免或检测与恢复策略。 并发执行的实现需要满足特定的条件，比如Bernstein条件，以确保并发执行的正确性。然而，这些条件的检查并不总是简单，需要操作系统提供相应的机制来管理和解决可能出现的问题。 进程管理是操作系统的核心功能之一，它涉及到如何有效地调度和控制并发运行的多个任务，以实现高效、可靠和安全的系统运行。通过对进程状态的管理和转换，以及通过线程、互斥、同步和通信机制，操作系统确保了程序的并发执行能够有序进行，同时避免了各种潜在的问题，如数据竞争和死锁。