"处理机管理是操作系统的重要组成部分,主要包括进程控制、进程同步、进程通信和调度四个核心功能。在并发执行的多道程序环境中,进程作为基本的资源分配和执行单位,其管理对于系统的效率和稳定性至关重要。
进程控制涉及进程的生命周期管理,包括创建新的进程、撤消不再需要的进程以及管理进程在不同状态之间的转换。例如,进程可能从就绪状态变为运行状态,或者从运行状态变为等待状态。这些状态转换通常是由于进程的执行需求、资源请求或外部事件触发的。
进程同步是确保多个并发执行的进程能够正确协调其执行顺序和动作的关键机制。同步包括同步和互斥两种情况。同步是指进程间按照一定的顺序或约定共同完成一项任务,如生产者消费者问题;互斥则涉及到对共享资源的独占访问,防止多个进程同时访问导致数据不一致。
进程通信是进程间传递信息的方式,使得进程能够共享数据、协调工作。通信机制多种多样,包括管道、消息队列、共享内存、套接字等,它们允许进程间高效地交换信息,支持协同工作。
调度是处理机管理的核心环节,分为作业调度和进程调度。作业调度从后备队列中选择合适的作业调入内存,并为其创建进程;进程调度则是从就绪队列中选择一个进程分配CPU执行权。调度策略直接影响系统的响应时间、吞吐量和公平性。
在多道程序设计中,进程的并发执行引入了新的特征和挑战。并发执行使得系统能充分利用硬件资源,提高系统效率,但同时也带来了新的问题,如进程间的相互依赖、资源竞争和死锁。为了处理这些问题,操作系统采用前趋图来表示进程间的执行顺序关系,以便分析和解决并发执行中的冲突。
进程的并发执行具有以下特征:
1. 并发性:多个进程在宏观上看是同时进行的,但在微观层面上,CPU在这些进程间快速切换,实现时间上的重叠。
2. 非封闭性:并发执行的进程可能会受到其他进程的影响,执行结果不再封闭,可能因为其他进程的干预而改变。
3. 不可再现性:由于进程间的交互和资源竞争,相同的初始条件和执行环境可能导致不同的结果。
了解并掌握这些概念和特性,对于理解和设计高效的操作系统至关重要,也是解决并发环境下问题的基础。例如,通过合理地设计进程同步机制和通信方式,可以有效地避免数据不一致和死锁等问题,提高系统性能和可靠性。"