操作系统原理：并发与进程管理

该资源是一份关于操作系统原理的PPT，重点讲述了并发活动以及进程引入的概念，同时也涉及了计算机发展简史和操作系统的发展过程。 正文: 操作系统是计算机系统的核心组件，它负责管理和控制硬件资源，以及提供给用户和其他软件应用程序的服务。在并发活动的场景下，操作系统的一个关键特性是并发性，这意味着系统可以同时处理多个任务，让它们看似在同一时刻运行。这种并发性在现代计算机中至关重要，因为用户通常希望同时进行多项操作，如浏览网页、播放音乐和处理文档。 并发活动带来了资源竞争和通信问题。当多个程序在内存中并行运行时，它们可能会尝试访问同一资源，例如打印机或磁盘空间，导致冲突。此外，运行的程序之间可能需要交换信息，这就涉及到进程间通信（IPC）机制，如管道、消息队列、共享内存等。程序间的协作和协同也是并发环境下的重要课题，需要操作系统提供相应的调度和同步机制，以确保正确性和一致性。 进程是操作系统中描述程序执行上下文的基本单位，它包含了程序的执行实例以及与其相关的资源。引入进程的概念，是因为简单的程序概念无法准确反映程序在内存中的动态运行状态。一个进程拥有自己的内存空间，包括代码、数据、堆栈等，而且可以有多个线程共享这个空间。线程是进程内的执行流，允许在一个进程中并发地执行多个任务，进一步提高了系统资源的利用率。 在计算机的发展历程中，操作系统经历了从无到有，从简单到复杂的过程。早期的计算机没有操作系统，所有任务都需要手动操作。随着存储程序计算机模型的出现，批处理系统逐渐发展，先是单道批处理，然后是多道批处理，通过批处理作业队列提高了计算资源的利用率。后来，分时系统、实时系统和个人计算机系统的出现满足了不同应用场景的需求，而现在，多处理机和分布式系统的广泛使用则反映了操作系统对大规模并行计算和网络环境的支持。 操作系统在存储器管理方面也扮演着重要角色，它负责内存分配、回收、页面置换策略等，以确保多个进程高效且安全地共享内存资源。此外，还包括了虚拟内存技术，使得程序可以超出物理内存的限制，提高系统资源的利用效率。 总结来说，操作系统通过引入进程概念来解决并发环境下的各种问题，并通过不断发展和完善，适应了计算机硬件和应用需求的变化。从无操作系统的人工操作，到现在的多核、分布式环境，操作系统在计算机科学中始终占据着核心地位。