操作系统：进程管理与并发执行

"第三章进程管理的PPT涵盖了操作系统中关于进程的重要概念，包括进程的引入、表示、调度、控制、调度策略、线程管理和进程通信，以及死锁的讨论。" 操作系统是计算机系统的核心部分，它负责管理和协调系统的硬件和软件资源。进程管理是操作系统中的关键组件，它涉及到了如何有效地运行多个并发任务。 **3.1 为什么要引入进程的概念** 在早期的计算机系统中，程序是顺序执行的，即一个程序执行完毕后另一个程序才能开始。然而，随着多道程序设计的发展，为了提高系统效率和资源利用率，引入了并发执行的概念。程序的并发执行允许多个任务同时进行，提高了系统的响应时间和整体性能。同时，资源共享成为可能，多道程序可以共同使用CPU、内存等资源，但这也带来了资源管理的复杂性。 **3.2 进程的表示和调度状态** 进程被表示为数据结构，包含了进程的状态信息（如就绪、运行、等待）和资源分配情况。调度状态是决定进程何时获得CPU执行的关键，操作系统通过调度算法来选择下一个执行的进程。 **3.3 进程的控制** 进程控制涉及到创建、撤销、挂起、激活等操作，用于管理系统中众多的并发进程，保证它们有序、安全地执行。 **3.4 进程调度** 进程调度是操作系统内核的核心功能，它根据调度策略选择下一个运行的进程。常见的调度策略有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转等，目标是在公平性、响应时间和系统吞吐量之间找到平衡。 **3.5 线程及其管理** 线程是进程内的执行单元，轻量级且共享同一地址空间，使得进程内部的并发更为高效。线程管理包括线程创建、销毁、同步和通信，以避免竞态条件和死锁等问题。 **3.6 进程通讯** 进程通信（IPC）是进程间交换信息的方式，包括管道、消息队列、信号量、共享内存等机制，确保进程间协作并正确处理数据。 **3.7 死锁** 死锁发生在两个或更多进程相互等待对方释放资源而无法继续执行的情况。操作系统需要采取预防、避免或检测死锁的策略，例如银行家算法，以防止系统陷入死锁状态。 并发执行和资源共享带来了计算的灵活性和效率，但也带来了新的挑战，如资源竞争、同步问题和死锁。操作系统通过精细的进程管理机制解决了这些问题，使得多任务环境下的计算变得可能且高效。