操作系统中的线程管理与优势

"引入线程的好处--操作系统(徐宗元主编)ppt第二章" 操作系统是计算机系统的核心，负责管理和控制硬件资源以及软件环境。多道程序设计技术是提高计算机资源利用率的关键，它允许多个程序并发执行，但也带来了结果不可再现性的问题。为了解决这些问题，操作系统引入了进程的概念，来描述并发执行的程序。进程具有独立性和并发性，是操作系统中基本且重要的实体。 进程管理是操作系统的核心任务之一，包括进程的创建、撤销、状态转换以及调度。进程有三种基本状态：就绪、运行和等待，这些状态之间存在一定的转换关系。进程控制块（PCB）是进程存在的唯一标识，它包含了描述进程状态、资源分配、调度信息等关键数据。 教学要求涵盖以下几个方面： 1. 学习者应理解进程引入的必要性，掌握进程的定义、特征，包括其三个基本状态的转换，以及PCB的重要作用和进程上下文的含义。 2. 对于内核功能的理解，包括如何通过增加“挂起”、“激活”等操作来管理进程的五种状态，并掌握相关的控制原语，如创建、撤消、阻塞、唤醒等。此外，线程作为轻量级进程，其引入可以降低进程切换的开销，提高系统响应速度，尤其是在多处理器系统中，线程可以在不同处理器上并发执行。 3. 进程间的同步和通信是保证正确执行的关键。学习者需理解临界资源和临界区的概念，熟悉利用硬件支持的同步机制，如信号量（包括记录型信号量和P、V操作），并能应用这些机制解决实际问题，如生产者-消费者问题。 4. 进程通信分为共享存储器系统、消息传递系统和管道通信等，其中消息缓冲队列是一种常见的通信机制。了解这些通信机制有助于实现进程间的协作。 5. 处理机调度是决定哪个进程获得CPU使用权的过程。需要掌握作业调度和进程调度的基本概念，了解各种调度算法（如FCFS、SJF、优先级调度等）及其适用场景，以及调度策略选择的标准。 6. 死锁是并发执行中的严重问题，涉及四个必要条件：互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。学习者应能理解银行家算法如何避免死锁，以及资源分配图在死锁检测中的应用，以及解除死锁的策略。 7. 操作系统结构的理解，如模块接口法、层次结构法和客户/服务器结构，有助于设计和理解复杂系统。 操作系统中的线程引入是为了优化并发执行，提高系统效率。通过深入学习进程管理，可以更好地理解和设计高效、稳定的系统。