程序执行特性：顺序、封闭与再现性

"该资源主要讲述了程序在操作系统中的顺序执行和并发执行的特征，以及相关的进程管理和并发执行的概念。" 操作系统中的进程管理是系统管理软件运行的核心部分，它涉及到进程的创建、控制、同步、通信和调度等多个方面。在顺序执行的环境中，程序的执行遵循以下三个关键特征： 1. **顺序性**：程序的执行按照指令的顺序依次进行，即每个指令的执行必须等待前一个指令完成后才能开始。例如，如果程序包含三条语句S1、S2和S3，那么S2只能在S1执行完毕后开始，S3则在S2执行结束后开始。 2. **封闭性**：程序在执行过程中与外界环境相对隔离，其结果只依赖于程序内部状态和初始条件。这意味着，在相同的环境和初始条件下，程序每次运行的结果应当一致。 3. **可再现性**：如果程序的执行环境和初始条件保持不变，多次执行同一程序将产生相同的结果。这是对程序可靠性和可预测性的保证。 然而，随着多道程序设计的发展，程序的并发执行成为可能。并发执行时，多个程序段可以在逻辑上同时运行，这带来了新的特点： - **间断性**：由于处理器资源的限制，进程的执行可能会被中断，然后在稍后的时间点恢复，导致程序执行的非连续性。 - **失去封闭性**：并发环境下，进程间的交互可能导致结果受到其他进程影响，无法再保证封闭性。例如，共享资源的访问可能导致数据竞争，使得结果不可预知。 - **资源竞争**：多个进程可能对同一资源有需求，如何公平、高效地分配资源成为并发执行时必须解决的问题。 - **同步问题**：当多个进程需要按照特定顺序执行时，需要机制来确保进程间的同步，如信号量机制。 - **通信**：为了协调并发进程，进程间需要进行信息交换，这涉及到了进程通信的概念，如管道、消息队列、共享内存等通信方式。 在操作系统中，进程控制块（PCB）是记录进程状态和控制进程转换的关键结构。通过进程调度，操作系统决定哪个进程在何时获得CPU执行权。死锁则是并发执行中可能出现的一种严重问题，指的是两个或多个进程相互等待对方释放资源，导致都无法继续执行的状态。 进程管理是操作系统的重要组成部分，理解和掌握程序的顺序执行和并发执行的特性，以及相关的同步、通信和调度策略，对于理解和优化系统性能至关重要。