多道程序设计与进程管理

"这份资料是吉林大学操作系统课程的课件，主要讲解了多道程序设计、进程、线程以及作业等概念。其中重点讨论了进程状态转换图，并涉及到了生灭过程，包括初创、终止、创建、结束、就绪、等待、运行、获得处理机、剥夺处理机和等待事件等状态的转换。" 在计算机操作系统中，进程是系统资源管理和调度的基本单位，它代表了一个正在执行的程序实例。多道程序设计是操作系统的基础，旨在提高处理机、设备和内存的利用率，从而提升系统的整体效率。在单道程序设计中，处理机利用率、设备利用率和内存利用率往往较低，而通过引入多道程序设计，可以同时运行多个程序，使得资源得到更有效的利用。然而，过多的程序道数可能导致系统开销增大，反而降低程序的响应速度。 进程的状态转换图是理解进程行为的关键。在初始状态下，进程可能处于初创或终止阶段，随后可以被创建并进入就绪状态，等待处理机分配。当进程获得处理机后，它会进入运行状态。在运行过程中，进程可能会因为等待某个事件（如I/O操作）而变为等待状态。当事件发生时，进程会重新进入就绪状态，准备再次运行。同时，处理机也可能因调度策略被剥夺，使进程回到就绪状态。此外，进程在完成其任务后会进入结束状态，最终被系统撤销。 在多道程序设计中，处理机资源的管理是个重要问题，包括如何合理地分配和回收处理机。存储资源管理则涉及到地址空间的管理和内存、外存的分配。设备资源管理则需要考虑分配策略和I/O控制，以确保设备高效地服务于多个并发进程。 进程的引入带来了新的挑战，比如进程控制块（PCB）的设立，用于记录和控制进程的状态和信息。进程由执行代码、数据和PCB组成，具有独立的上下文。进程之间可以通过多种方式进行通信和同步，例如共享内存、消息传递等。进程的创建和撤销是操作系统内核的重要功能，确保进程生命周期的正确管理。进程与程序之间的区别在于，程序是静态的代码集合，而进程是这些代码在特定环境下的动态执行实体。 线程作为轻量级进程，是操作系统调度的基本单元，允许在一个进程中并发执行多个线程，进一步提高了处理器的利用率。线程共享进程的地址空间，降低了上下文切换的开销，但同时也需要处理好线程间的资源竞争和同步问题。 这个课件涵盖了操作系统核心概念，对理解和研究操作系统的工作原理至关重要，特别是对于学习进程管理和并发执行的机制提供了深入的见解。