多级调度模型：进程与处理机调度详解

在操作系统课程的第二章中，主要讨论的是处理机调度模型，这是操作系统核心管理的关键部分。首先，章节开始介绍了多道程序设计技术，其目的是提高计算机资源的利用率，但同时也带来了程序并发执行导致的结果不可再现性问题。为了应对这个问题，章节引入了进程这一概念，它是操作系统中描述程序并发执行的基本单元，具有并发性、独立性和异步性等特征。 教学要求包括对进程基本概念的深入理解，如进程的定义、状态（如运行、就绪、等待）、控制块（PCB）和上下文的掌握。内核功能是教学的重点，涉及到进程的“挂起”、“激活”等状态转换以及相关的控制原语，如创建、撤销、阻塞、唤醒和线程操作。此外，还讲解了线程的概念及其在提高系统性能和资源利用率方面的优势，以及线程的管理和应用。 进程间同步和通信也是重要的议题，包括临界资源、临界区、信号量机制（记录型信号量和P、V操作）以及它们在进程互斥、同步和前趋关系中的作用。通过信号量，可以解决生产者-消费者问题等典型的同步问题。高级通信机制，如共享存储器、消息传递系统和管道通信，以及消息缓冲队列通信机制也被介绍。 处理机调度模型的第三个层次是三级调度，包括作业调度和进程调度。作业调度负责从磁盘的后备队列中选择作业并创建进程，分配资源；而进程调度则涉及多种算法，如先来先服务、短进程优先、优先级调度等，根据不同的系统需求和性能目标进行选择。章节还深入剖析了死锁的概念、产生原因、预防和避免死锁的方法，如银行家算法和资源分配图的使用，以及如何解除死锁。 最后，课程探讨了操作系统结构的不同设计方法，如模块接口法、层次结构法和客户/服务器架构，以Windows 2000为例，展示这些结构的实际应用。整体上，第二章进程管理涵盖了操作系统核心管理的各个方面，旨在使学生能够全面理解和应用这些关键概念和技术。