哈工大李治军操作系统--进程与线程

最新推荐文章于 2024-03-22 15:50:30 发布

原创

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本文深入探讨了操作系统中进程管理的核心概念，包括多道程序设计、进程与线程的区别、进程调度策略、信号量机制、死锁问题及其解决方案。通过实例解析，帮助读者理解进程在现代操作系统中的作用和管理。

CPU/进程管理初探

操作系统是管理硬件的，CPU是最主要的硬件。本节展示了多道程序设计以及引出进程的概念。如何使用CPU呢？让程序跑起来，CPU就一直取指执行了。如何充分利用CPU呢？启动多个程序，交替执行。

多道程序设计（并发）

先看一个例子，下面代码让无I/O指令执行10000000次，而让I/O指令执行10000次，发现前者用时竟然比后者用时还要短！笔者使用的还是固态硬盘！
在这里插入图片描述
显然，I/O操作非常耗时，当CPU运行一个程序的时候，遇到了I/O操作，如果一直等I/O完成再执行后续的指令的话，CPU会空转很长时间，导致CPU利用率大大下降。但是如果CPU此时暂时离开去执行别的程序，那么CPU空转时间就会大大减少，提高CPU的利用率。下面就是一个展示多道程序设计的例子。
在这里插入图片描述

进程的提出

CPU面对多道程序，在多个程序之间切换，就需要记录每个程序的现场信息（用PCB记录），以便再切回到一个程序时可以恢复。程序是静态的，但进程需要记录运行程序的现场信息等。可以简单地认为进程就是运行的程序。

多进程图像

多进程图像就是多个进程交替推进的样子。对于普通用户来说，打开任务管理器，就可以看到各个进程的样子，比如对CPU、内存的使用情况等；对于操作系统来说，操作系统就会创建并维护好各个进程的PCB，保证多进程合理地向前推进。

linux/init/main.c中的main()函数完成内核初始化后执行if (!fork()) { init(); }代码，而init()函数就是启动一个shell（Windows启动一个窗口桌面），供用户使用。而shell中输入命令执行还是创建一个进程。自计算机开机到关机多进程图像就伴随始终，是操作系统的核心图像。

// shell的核心代码
int main(int argc, char * argv[])
{
   
    
	while(1) 
	{
   
    
		scanf(“%s”, cmd);
		if(!

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