进程控制块：理解进程调度与并发特性

进程控制块是操作系统课程中的核心概念，主要涉及在处理机管理中对进程的描述、调度和控制。本章详细讲解了进程在不同设计环境下的特性及其管理。 2.1 进程的基础与概念 在单道程序设计环境中，进程表现为程序的顺序执行，特点是资源独占性、执行顺序性和结果的再现性。每个程序段执行完毕后，才允许执行下一个。然而，随着多道程序设计环境的引入，这些特性发生了变化。资源不再由单一进程独占，多个进程可以并发执行，导致并发性、相互制约性和状态多变性成为显著特点。 进程被定义为程序在特定数据集上的一次执行过程，它是操作系统进行资源分配和调度的基本单元。进程分为两种类型：系统进程和用户进程。系统进程如操作系统内核服务，负责管理资源并为用户提供服务，而用户进程则是由用户编写的应用程序，它们实际使用系统资源。 进程间的相互关系在单道和多道程序设计中有明显差异。系统进程之间的关系由操作系统内部协调，而用户进程则由用户通过编程来控制，操作系统提供接口支持。资源管理方面，系统进程直接管理硬件和软件资源，确保资源的有效利用和公平分配。 2.2 进程控制块（PCB） 进程控制块是操作系统为每个进程维护的重要数据结构，包含了进程的必要信息，如程序的状态（如运行、就绪、等待）、优先级、资源信息、调度信息等。它不仅是进程存在的物理表示，还是操作系统进行进程调度和控制的核心工具。通过PCB，操作系统能够跟踪和管理进程的生命周期，包括创建、执行、暂停、终止等操作。 进程调度策略是操作系统的关键部分，决定着如何在众多待运行的进程中选择合适的下一个执行。常见的调度算法有先来先服务、短进程优先、优先级调度等，每个算法都有其适用场景和优缺点。 避免死锁和饥饿是进程调度中需要解决的重要问题。死锁是指两个或多个进程因争夺资源而互相等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行。饥饿则是指某些进程长期得不到执行的机会，尽管有足够的资源。操作系统通过资源预分配、资源回收和剥夺策略等方式来预防和解决这些问题。 进程控制块是操作系统的核心概念，涵盖了进程的定义、分类、管理和调度等多个层面，理解这些内容对于深入学习操作系统至关重要。