进程与并发控制：截止时间与公平性的探讨

本文主要探讨了进程与并发的相关概念，包括截止时间、公平性以及多道程序设计中的问题和管理策略。还涉及并发环境、进程的状态转换、线程的引入、进程调度、进程间的通信、死锁问题以及具体案例分析。 在计算机系统中，进程是系统资源分配的基本单位，它代表了一个正在执行的程序实例。进程可以有多种状态，如新建、就绪、运行和等待，这些状态会随着系统事件的发生而相互转换。进程控制块用于描述进程的当前状态和属性，系统通过进程控制来管理和调度进程。 线程是更轻量级的执行单元，它是进程中执行的单一顺序控制流。引入线程可以减少进程切换的开销，提高系统的并发性能。 多道程序设计是现代操作系统的基础，允许多个程序同时在内存中运行，以提高系统资源的利用率。在这种环境下，系统需要考虑如何公平地分配CPU时间给各个进程，保证用户服务的质量。进程调度是实现这一目标的关键，它决定了哪个进程在何时获得CPU执行权。同时，进程间通信（IPC）机制确保并发程序能正确交换信息，避免数据竞争和死锁问题。 截止时间在实时系统中尤为重要，它规定了任务必须开始执行或完成的最晚时刻，以确保系统的响应时间和可靠性。而公平性则是操作系统调度策略的一个重要考量，它要求每个进程都有机会获得CPU执行，防止某些进程长时间独占资源。 在实际案例中，例如飞机订票系统，两个并发进程T1和T2可能同时尝试读取和修改共享资源x，这可能导致数据不一致。为解决这类问题，需要采用同步机制，如信号量，来协调并发进程的访问。 并发分为应用级并发和系统级并发，前者指多个应用程序同时运行，后者涉及操作系统的内核组件并发执行。在并发环境中，程序的执行顺序不再是固定的，可能出现交错执行的情况，这带来了数据一致性、资源管理和死锁等一系列挑战。通过前趋图可以直观地表示出程序执行的依赖关系，帮助理解和解决并发执行中的问题。 进程与并发是操作系统中的核心概念，理解它们有助于深入认识和优化系统性能，以及解决并发环境中可能出现的问题。