操作系统进程管理：并发与同步

"操作系统CH2进程管理2018.pptx主要讲解了操作系统中关于进程管理的相关知识，包括进程的基本概念、进程控制、进程同步、进程通信、进程调度以及进程死锁等内容。该资源强调了进程状态转换、调度算法、信号量机制、直接通信案例和银行家算法在进程管理中的重要性和难点。" 在操作系统中，进程是计算机系统中运行程序的一个实例，包含了程序、数据以及一个称为进程控制块（PCB）的结构。进程的存在使得多任务并行执行成为可能，提高了系统效率。然而，进程的并发执行带来了诸如顺序性、封闭性和可再现性的挑战。 顺序执行是指程序按照固定的顺序进行，每个操作必须在前一个操作完成后才能开始，具有顺序性、封闭性和可再现性。而并发执行则是多个程序或操作在宏观上看似同时进行，微观上则是在处理器间快速切换，呈现出间断性、失去封闭性和不可再现性。并发执行能够显著提升系统吞吐量，但可能导致结果不可预测。 进程的主要特征包括并发性、动态性、独立性、异步性和结构性。并发性指的是进程可以在一段时间内交替执行。动态性表示进程的状态会随着时间不断变化。独立性意味着每个进程都有自己的地址空间和资源集。异步性是指进程的执行速度相对独立，非确定性。结构性则是由进程的程序、数据和PCB组成。 进程管理的核心功能包括： 1. **进程创建**：创建一个新的进程，为其分配必要的资源，并设置PCB。 2. **进程撤销**：当进程完成任务或发生异常时，释放其占用的资源并从系统中移除。 3. **进程控制**：包括进程状态的转换，如就绪、运行和等待状态之间的切换。 4. **进程同步**：确保多个进程在访问共享资源时遵循一定的规则，避免数据不一致性。 5. **进程通信**：进程间交换信息的方式，可以是直接通信（如管道、消息队列）或间接通信（如共享内存、信号量）。 6. **进程调度**：决定哪个进程获得CPU执行权，调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、轮转法（RR）等。 7. **死锁预防与检测**：防止多个进程因相互等待对方释放资源而形成无法解脱的状态，如银行家算法就是一种有效的预防策略。 了解这些知识点对于理解操作系统如何有效地管理和协调并发执行的任务至关重要，同时也为解决实际系统中的并发问题提供了理论基础。学习过程中，深入理解进程调度算法、信号量机制以及银行家算法等难点，将有助于提升对操作系统内核运作的理解。