操作系统进程管理基础:进程概念与控制
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更新于2024-08-05
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"计算机操作系统——进程管理.ppt"
操作系统中的进程管理是至关重要的,因为它涉及到多任务环境下计算机如何高效地执行程序。本章深入探讨了进程管理的各个方面,旨在帮助读者理解程序并发执行的原理和特性。
2.1 进程的基本概念
在计算机系统中,进程是一个正在执行的程序实例,它拥有自己的内存空间和资源。程序的顺序执行是指程序按照预定的顺序依次执行指令,这是单道系统中的基本工作模式。例如,在单道系统中,用户作业的处理通常包括输入、计算和输出三个阶段,每个阶段依次进行。
程序顺序执行有三个显著特征:
1. 顺序性:处理器按照程序的指令顺序执行,不被打断。
2. 封闭性:程序的执行结果独立于外部环境,不受到其他进程的干扰。
3. 可再现性:只要初始条件相同,程序执行的结果总是相同的,与执行速度无关。
2.1.2 前趋图
前趋图是一种图形表示方法,用于描述进程间的执行顺序。在前趋图中,节点代表进程或程序段,有向边表示执行的先后关系。例如,如果进程P1到P2有一条边,表示P1必须先完成,P2才能开始。这种关系有助于分析并发环境下的调度和同步问题。
2.2 进程控制
进程控制涉及对进程生命周期的管理,包括创建、撤销、阻塞、唤醒等状态转换。操作系统通过进程控制块(PCB)来记录和控制进程的状态、资源分配等信息。
2.3 进程同步
进程同步是指多个进程协同工作,以确保它们正确地共享资源和协调操作。这通常通过同步机制如信号量、管程、条件变量等实现。
2.4 经典进程同步问题
包括哲学家就餐问题、生产者消费者问题、读者写者问题和银行家算法等,这些都是多进程环境下常见的同步问题,它们的解决方案展示了如何避免死锁和饥饿状态。
2.5 进程通信
进程通信允许进程间交换数据和信息,有直接和间接两种通信方式,包括管道、消息队列、共享内存、信号量等。
2.6 线程
线程是进程内的一个执行单元,轻量级进程。同一进程内的线程可以共享资源,提高系统的并行度。线程模型减少了上下文切换的开销,提高了系统效率。
通过学习这一章的内容,读者应能理解和掌握进程管理的基本概念,包括进程的特征、状态转换、控制、同步、通信以及线程,这对于理解多任务环境下的操作系统运行机制至关重要。
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