操作系统进程引入的原因与特性分析

"操作系统进程及其实现" 操作系统引入进程概念是为了更好地管理和协调计算机系统的资源，以及支持程序的并发执行。进程是操作系统中的基本执行单元，它由程序段、数据段和进程控制块（PCB）构成，具有结构性、共享性、动态性、独立性、异步性和并发性等特性。 1. **进程的动态性**：进程实体在运行过程中可以根据需要进行创建、撤销和状态转换，表现出一种动态变化的行为。这种动态性使得系统能够灵活地响应各种运行时需求，如资源分配和任务调度。 2. **并发性**：引入进程概念后，操作系统可以同时处理多个进程，使得多任务能够并发执行，提高了系统的资源利用率和效率。例如，在一个进程中执行I/O操作的同时，另一个进程可以继续执行计算任务。 3. **共享性**：进程之间可以通过共享内存或其他通信机制来共享资源，解决了传统单道程序中资源分配和访问的限制，增强了系统的协作能力。 4. **进程状态转换**：进程通常经历新建、就绪、运行、等待和终止这五个状态。在这些状态间，进程根据事件的发生和系统调度进行转换。例如，当进程需要等待某个事件（如I/O操作完成）时，会从运行态转换到等待态；事件完成后，又可以从等待态转换回就绪态，准备再次运行。 5. **进程的控制与管理**：操作系统通过进程控制块（PCB）来管理和控制进程，PCB中包含了进程的各种信息，如进程状态、优先级、资源分配情况等。操作系统通过读取和修改PCB来实施进程的调度、同步和互斥，确保系统的稳定运行。 6. **挂起状态**：当系统资源紧张或者需要平衡负载时，进程可以被挂起到外存，释放内存资源，待条件满足时再恢复运行。挂起状态的存在允许系统根据需要动态调整运行中的进程数量，有效避免了资源耗尽的问题。 7. **可再入程序**：可再入程序是指可以被多个进程同时调用的程序，例如编译器。它们必须设计成非抢占式的，即在执行过程中不会因资源竞争而中断，从而保证了并发执行的正确性。 操作系统引入进程概念是为了解决程序并发执行的问题，提高系统性能，同时通过进程的状态管理和控制，确保系统资源的高效利用和程序的正确执行。理解并掌握进程的概念、状态转换和管理对于深入理解操作系统的工作原理至关重要。