多道程序设计：并行与同步机制详解

多道程序设计基础——并行程序设计这一章节深入探讨了操作系统中的核心概念，特别是与并发、共享、虚拟性和异步性相关的知识点。首先，我们了解到并行性和并发性虽然相似，但并行性强调同一时刻的发生，而并发性则关注的是时间段内的同时执行。在多道程序环境中，操作系统的关键特性之一就是并发性，它允许多个程序在同一时间间隔内协同工作，共享系统资源。 共享性是另一个关键概念，包括互斥共享和同时共享两种形式。互斥共享意味着同一时刻只有一个进程可以访问特定资源，而同时共享则是多个进程可以同时访问但需进行协调。并发和共享是相互关联的，没有并发就无法实现有效的资源共享，反之，如果没有适当的资源管理，共享可能导致并发性能下降。 虚拟性体现在操作系统如何模拟出比实际硬件更多的资源，如在单CPU系统中，通过分时技术，使用户感觉有多台虚拟CPU。这种虚拟化技术基于并发和共享，旨在提供更好的用户体验和资源利用率。 异步性和不确定性是并行程序设计中的挑战，由于资源限制和并发执行，程序的执行不是线性的，而是断断续续的。这导致了程序执行速度和时间的不确定性，以及进程间交互的复杂性。操作系统需要处理这些不确定性，确保即使在并发环境中，系统的稳定性和效率也能得到保障。 在Windows NT这样的操作系统中，同步和互斥机制是实现并发控制的重要手段，通过管程（Monitor）等工具，操作系统可以有效地协调和保护共享资源，防止数据竞争，确保程序的正确执行。理解并掌握这些概念对于编写高效、稳定的多道程序至关重要，是现代软件开发人员必须具备的基础知识。