进程与并发控制解析：资源分配与死锁预防

"该资源主要讨论了进程与并发的概念，包括多道程序设计、进程状态转换、线程、进程调度、进程间通信以及死锁的处理。还通过一个飞机订票系统的例子阐述了并发执行的问题。" 在计算机操作系统中，进程是系统资源分配的基本单位，而并发则是现代操作系统的核心特性之一。多道程序设计是指在同一时间段内，多个程序同时存在于内存中并进行运行，以提高系统的资源利用率和效率。这种设计引入的目的在于为用户提供更好的服务，同时需要解决并发程序之间的通信和CPU调度问题。 进程的状态通常包括就绪、运行和阻塞三种。进程控制和描述涉及到如何创建、撤销和改变进程的状态。线程作为轻量级的进程，是执行单元，它共享同一地址空间，使得多任务执行更为高效。进程调度是操作系统的核心功能，负责决定哪个进程获得CPU的使用权。不同的调度策略如FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、优先级调度等会影响系统的性能和响应时间。 进程间的通信（IPC）是解决并发程序协作的关键，常见的通信机制有管道、消息队列、共享内存、信号量等。例如，飞机订票系统的例子中，T1和T2进程同时读取变量x，如果没有适当的同步机制，可能会引发数据不一致的问题。因此，需要采用如互斥锁等机制来确保资源访问的原子性和一致性。 并发可分为应用级并发和系统级并发。前者指的是用户级别的多个应用程序同时执行，后者则涉及操作系统的内部并发执行，如内核线程的调度。程序的顺序执行和并发执行是两种不同的执行模式，顺序执行遵循明确的执行顺序，而并发执行则允许程序段交错执行，产生了不确定性。 前趋图是一种用来描述进程执行顺序的图形工具，它用无环的有向边表示进程之间的依赖关系。在并发环境中，前趋图用于分析和解决竞态条件和死锁等问题。死锁是指多个进程因相互等待对方释放资源而形成的僵局，解决死锁的方法包括预防、避免、检测和恢复策略。 进程与并发是操作系统设计中的核心主题，理解和掌握这些知识点对于系统设计、优化以及问题排查至关重要。