操作系统进程管理基础：进程概念与控制

"计算机操作系统——进程管理.ppt" 操作系统中的进程管理是至关重要的，因为它涉及到多任务环境下计算机如何高效地执行程序。本章深入探讨了进程管理的各个方面，旨在帮助读者理解程序并发执行的原理和特性。 2.1 进程的基本概念 在计算机系统中，进程是一个正在执行的程序实例，它拥有自己的内存空间和资源。程序的顺序执行是指程序按照预定的顺序依次执行指令，这是单道系统中的基本工作模式。例如，在单道系统中，用户作业的处理通常包括输入、计算和输出三个阶段，每个阶段依次进行。 程序顺序执行有三个显著特征： 1. 顺序性：处理器按照程序的指令顺序执行，不被打断。 2. 封闭性：程序的执行结果独立于外部环境，不受到其他进程的干扰。 3. 可再现性：只要初始条件相同，程序执行的结果总是相同的，与执行速度无关。 2.1.2 前趋图 前趋图是一种图形表示方法，用于描述进程间的执行顺序。在前趋图中，节点代表进程或程序段，有向边表示执行的先后关系。例如，如果进程P1到P2有一条边，表示P1必须先完成，P2才能开始。这种关系有助于分析并发环境下的调度和同步问题。 2.2 进程控制 进程控制涉及对进程生命周期的管理，包括创建、撤销、阻塞、唤醒等状态转换。操作系统通过进程控制块（PCB）来记录和控制进程的状态、资源分配等信息。 2.3 进程同步 进程同步是指多个进程协同工作，以确保它们正确地共享资源和协调操作。这通常通过同步机制如信号量、管程、条件变量等实现。 2.4 经典进程同步问题 包括哲学家就餐问题、生产者消费者问题、读者写者问题和银行家算法等，这些都是多进程环境下常见的同步问题，它们的解决方案展示了如何避免死锁和饥饿状态。 2.5 进程通信 进程通信允许进程间交换数据和信息，有直接和间接两种通信方式，包括管道、消息队列、共享内存、信号量等。 2.6 线程 线程是进程内的一个执行单元，轻量级进程。同一进程内的线程可以共享资源，提高系统的并行度。线程模型减少了上下文切换的开销，提高了系统效率。 通过学习这一章的内容，读者应能理解和掌握进程管理的基本概念，包括进程的特征、状态转换、控制、同步、通信以及线程，这对于理解多任务环境下的操作系统运行机制至关重要。