并发执行与进程管理

"本资源主要探讨了进程与并发程序设计，包括进程的基本概念、进程控制、线程、进程调度、进程同步、进程通信以及死锁等核心主题，并通过实例解释了并发与并行的概念。" 在计算机系统中，进程是操作系统资源分配的基本单位，它代表了一个正在执行的程序。引入进程的主要目的是实现多程序并发执行，从而提高系统资源的利用率和整体的吞吐量。为了确保并发执行的正确性，需要建立进程同步机制，例如使用信号量来控制对临界资源的互斥访问。在示例中，信号量mutex初始化为1，用于保护临界区，进程在进入临界区前执行P(mutex)，离开时执行V(mutex)以实现互斥。 并发与并行是两种不同的执行方式。并行执行是指两个或多个程序在同一时间度量下在不同的处理机上同时运行，而并发执行则更侧重于在时间上的重叠，不强调物理上的同时性，可能发生在同一处理机上。并发系统是由多个可以并发执行的活动构成的。 在处理机分配问题上，操作系统采用时间片轮转的方式，将CPU时间分给各个进程，使得每个程序都有机会运行。此外，进程有三种基本状态：运行状态（程序正在CPU上执行）、就绪状态（等待CPU，但已准备好运行）和阻塞状态（等待某个事件，如I/O操作完成）。 进程控制块（PCB）是操作系统用于记录和管理进程状态、资源分配等信息的数据结构。当进程从运行状态变为非运行状态时，操作系统会保存其现场信息，以便在条件满足时恢复执行。 作业是用户提交给系统的任务，包括程序和数据，而作业控制块（JCB）则存储作业管理和调度所需的信息。操作系统通常会把即将进入内存执行的程序视为作业。 此外，线程是进程内的执行单元，线程间的切换比进程切换更快，因为它共享进程的资源，减少了上下文切换的开销。进程调度则是根据某些策略选择优先级最高的线程或进程获得CPU执行权。 最后，进程通信是进程间交换信息的方式，包括共享内存、消息传递等机制。死锁是多个进程因资源竞争而无法继续执行的情况，需要通过预防、避免或检测解除策略来处理。 在Linux这样的操作系统中，进程管理是操作系统内核的重要组成部分，提供了创建、销毁、控制和调度进程的接口和机制。 总结起来，本资源深入讨论了进程管理的核心概念和技术，对于理解和实现高效的并发程序设计具有重要意义。