进程管理：顺序与并发特性及并发执行条件

操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理和调度计算机系统的硬件资源，以及提供用户界面和服务。在这个背景下，华中农业大学任继平老师的课程课件基于汤晓丹教材，深入讲解了第二章进程管理。这一章节主要探讨了程序的顺序执行与并发执行及其特性。 2.1 进程的引入部分，首先介绍了程序的两种执行模式。程序的顺序执行是按照固定的指令序列逐一执行，具有三个基本特性：顺序性、封闭性和可再现性。顺序执行确保了处理机操作按既定步骤进行，程序不会被外部干扰，且在相同的初始条件下，无论执行方式如何（连续或中断），结果保持一致。 然而，随着计算机技术的发展，程序并发执行成为主流。并发执行允许多个程序同时在系统中运行，共享资源，形成相互制约关系。这带来了间断性，因为程序需要在访问共享资源时互相等待，失去了封闭性，可能导致资源状态改变，从而影响程序结果的可再现性。例如，共享变量X在并发执行中的不同访问顺序会导致不同的结果。 为了保证并发执行的封闭性和可再现性，Bernstein提出了并发执行的条件，即每个程序对共享变量的读集（R(i)）和写集（W(i)）必须满足特定的互斥性规则。这意味着读操作之间不应影响彼此的数据，写操作的结果也不会丢失。然而，满足这些条件并非易事，实际编程中需要通过同步机制来确保。 最后，课程还区分了并发和并行的概念。并发强调在同一时间段内多个程序的存在和交互，而并行则更进一步，指的是在物理上同时执行多个独立任务，通常需要多核处理器或者分布式计算平台的支持。理解这两个概念对于设计高效、并发安全的程序至关重要。 任继平老师的课件深入剖析了进程管理中的核心概念，帮助学生掌握操作系统中控制和协调多个程序执行的关键原理和技术，这对于理解和实践操作系统原理以及软件工程领域都有着重要的指导意义。