操作系统进程管理：进程同步与通信

"操作系统进程管理，包括进程的基本概念、进程控制、进程同步、经典进程同步问题、进程通信和线程。重点关注进程同步中的临界资源，以及程序的顺序执行和并发执行的特征。通过前趋图描述进程间的执行关系。" 在操作系统中，进程管理是一个核心部分，涉及到多个关键知识点： 1. **进程的基本概念**：进程是程序的一次执行实例，具有独立的内存空间和执行状态。每个进程都有自己的进程控制块（PCB），存储了关于进程的重要信息，如进程状态、优先级等。 2. **进程控制**：操作系统通过创建、撤销、阻塞、唤醒等操作来控制进程的生命周期。进程的状态通常包括就绪、运行和阻塞三种。 3. **进程同步**：在多进程环境下，进程同步是确保进程间协同工作、避免数据不一致的重要机制。临界资源的管理是进程同步的关键，需要防止多个进程同时访问，通常采用信号量、互斥锁、条件变量等同步原语来实现。 4. **经典进程的同步问题**：如哲学家就餐问题、生产者消费者问题、读者写者问题等，这些问题展示了如何通过设计正确的同步策略解决并发执行中的冲突。 5. **进程通信**：进程间通信（IPC）允许进程间交换信息，如管道、消息队列、共享内存、套接字等，是实现进程协作的基础。 6. **线程**：线程是进程中更小的执行单元，共享同一进程的资源。引入线程可以提高系统的并发性，减少资源开销。 7. **程序的顺序执行及其特征**：在单处理器系统中，程序按照指令的顺序依次执行，一个指令完成后再执行下一个。 8. **程序的并发执行及其特征**：在多处理器或多核心系统中，多个程序或线程可以同时执行，产生并发性。并发执行可能导致数据竞争和死锁等问题，需要通过同步机制来解决。 9. **前趋图**：前趋图是一种有向无环图，用于表示任务或进程之间的依赖关系，帮助理解执行顺序。每个节点代表一个任务或进程，有向边表示前一个任务必须先于后一个任务完成的关系。 前趋图在分析并发程序的行为、设计调度算法和优化并发执行等方面都起着重要作用。例如，在并发环境中，如果两个进程存在前趋关系，那么必须保证前驱进程完成其所有操作后，后续进程才能开始执行。理解这些概念对于设计和分析高效并发系统至关重要。