操作系统是管理计算机硬件和软件资源的软件,它使得用户能够高效、方便地使用计算机。《计算机操作系统(第四版)》的第二章主要讨论了进程管理的相关概念,这在多道程序设计环境中至关重要。以下是该章节重点知识的详细解析: 1. 前趋图:前趋图是一个有向无环图(DAG),用于表示进程间的执行顺序。它有助于描述进程的并发执行关系,特别是在解决资源分配和调度问题时。 2. 并发执行的间断性特征:当多个程序并发执行时,由于共享资源和协作关系,它们会相互制约,导致“执行-暂停-执行”的不连续行为。这是并发执行的典型特征。 3. 失去封闭性和可再现性:并发执行的程序共享资源,因此程序的运行环境受到其他程序的影响,导致结果不可预知,无法保证每次运行的相同输入都能得到相同输出。 4. 进程概念的引入:进程是操作系统中实现程序并发执行的基础,可以对并发的程序进行描述和控制。它的引入使得多任务处理成为可能。 5. 进程与程序的区别:进程是动态的,有生命周期,包括创建、执行、暂停和终止。而程序是静态的代码集合。进程可以并发执行,而程序本身不具备并发性。进程具有独立性,拥有自己的资源和调度信息。 6. 进程控制块(PCB)的作用:PCB包含进程的状态、资源分配情况等信息,是操作系统管理和调度进程的关键。它是进程存在的唯一标识,没有PCB的程序不能独立运行。 7. PCB内容:包括进程状态、优先级、资源清单、同步和通信信息等,这些信息对于进程管理和调度至关重要。 8. 进程状态转换:就绪态到执行态是被调度,执行态到就绪态是时间片耗尽或等待事件,执行态到阻塞态是发生事件阻塞进程。 9. 挂起状态的引入:满足用户需求、父进程请求、负荷调节和系统需求。挂起状态的进程不能被调度。 10. 进程切换时保存的信息:通用寄存器、指令计数器、程序状态字和用户栈指针,确保进程在恢复执行时能正确继续。 11. 进程创建:主要事件包括用户登录、作业调度、服务请求和应用程序请求。创建时需分配PCB、资源、初始化控制块并插入就绪队列。 12. 进程撤销:正常结束、异常结束或外界干预可能导致进程撤销。撤销时需释放资源、终止子进程和更新队列状态。 13. 进程阻塞和唤醒:阻塞可能因资源请求失败、等待I/O操作、数据未到达等原因;唤醒则对应于资源释放、I/O完成或新任务到达。 14. 线程的引入:为了减少进程切换的开销,提高并发性能,线程是轻量级的执行实体,可以直接调度。 15. 线程属性:线程是进程内的轻型实体,可以独立运行,也是调度的基本单位,多个线程可以在同一进程中并发执行。 以上知识点构成了操作系统中进程管理的核心内容,对于理解操作系统如何管理并发执行的程序至关重要。通过掌握这些概念,读者能够深入理解操作系统如何有效地利用系统资源并管理多个任务的执行。
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