操作系统进程管理：CPU切换与上下文切换

该资源是关于操作系统中进程管理和CPU切换的教程，涵盖了操作系统的基本概念、进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和操作系统接口等内容。特别关注进程间CPU的切换和上下文切换，以及进程的基本概念、控制、同步与通信。 在操作系统中，进程是资源分配和独立运行的基本单位，每个进程都有其特定的任务。进程的运行需要被操作系统内核协调，处理进程间的通信和资源竞争。进程管理是操作系统核心功能之一，包括了进程的基本概念如进程的定义、特征，以及状态转换（如新建、就绪、运行、等待和终止）。进程控制块（PCB）是用于记录进程状态和信息的数据结构。 进程的并发执行引入了前趋图的概念，这是一个有向无环图，用来表示进程之间的依赖关系。前趋图中的结点代表进程，有向边表示一个进程必须在另一个进程开始之前完成。理解前趋图有助于分析并发执行中的顺序关系。 在进程执行过程中，CPU的切换（上下文切换）发生在进程之间，当一个进程的执行时间片用完或者因为其他优先级更高的进程出现时，操作系统会保存当前进程的状态（上下文），然后恢复另一个进程的上下文，让其继续执行。这个过程涉及到CPU寄存器、内存映射等信息的保存和恢复，是操作系统调度的重要组成部分。 进程同步与通信是多进程环境下解决并发问题的关键。经典的进程同步问题包括生产者-消费者问题、读者-写者问题等，而管程机制是一种高级的同步原语，提供了互斥访问和条件等待的机制。进程通信则是进程间传递信息的方式，可以分为低级通信（如共享内存）和高级通信（如消息传递）。 调度是操作系统根据一定的策略决定进程何时以及如何在CPU上运行的过程，而死锁则是多个进程因资源分配问题导致无法继续执行的状态。了解和防止死锁是操作系统设计中的重要课题。 本资源提供了操作系统中进程管理的全面知识，包括了理论基础和实际应用，对于理解操作系统的工作原理和优化系统性能具有重要意义。