軟考軟件設(shè)計師專題講義：操作系統(tǒng)知識

　　2.重點與難點：

　　2.1進(jìn)程相關(guān)的概念：

　　進(jìn)程、線程和管程

　　這是三個看起來似乎比較容易混淆的概念，所以在復(fù)習(xí)的時候一定要牢記其定義和相互之間的區(qū)別。

　　►進(jìn)程

　　進(jìn)程是一個可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程。也就是說，它是運行中的程序，是程序的一次運行活動。在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程是進(jìn)行系統(tǒng)資源分配、調(diào)度和管理的最小單位。

　　►線程

　　對于一些多線程程序來講，其包含兩條或兩條以上并發(fā)運行的部分，每個部分就稱作一個線程，每個線程都有獨立的執(zhí)行路徑。線程是處理器分配資源的最小單位。

　　►管程

　　管程是一種并發(fā)性的構(gòu)造，它包括用于分配一個共享資源或一組共享資源的數(shù)據(jù)和過程。為了完成分配資源的功能，進(jìn)程必須調(diào)用特定的管程入口。

　　操作系統(tǒng)中，多任務(wù)處理一般有兩種方式：基于進(jìn)程和基于線程�；�于進(jìn)程的多任務(wù)處理的特點是允許計算機同時運行兩個或更多的程序。而基于線程的多任務(wù)處理是指一個程序可以同時執(zhí)行兩個或者多個任務(wù)的功能。

　　多線程程序比多進(jìn)程程序需要更少的管理費用。進(jìn)程是重量級的任務(wù)，需要分配它們自己獨立的地址空間。進(jìn)程間的通信和相互轉(zhuǎn)換需要很多的開銷。而線程是輕量級的任務(wù)，它們共享相同的地址空間并且分享同一個進(jìn)程。線程間的通信和轉(zhuǎn)換開銷要小很多。

　　2.2信號量處理：

　　信號量和P-V操作

　　為了解決進(jìn)程同步的問題，提出了信號量機制。這一機制取得了很大的發(fā)展，從整型信號量到記錄型信號量，再進(jìn)而發(fā)展為“信號量集”機制。不過，在原理上和考試中，一般我們都只涉及整型信號量機制。

　　對于互斥臨界區(qū)的管理要求：

　　n 有空則進(jìn)

　　n 無空等待

　　n 兩者擇一

　　n 有先等待

　　在整型信號量機制中，信號量被定義為一個整型變量，除初始化外，僅能通過兩個標(biāo)準(zhǔn)的原子操作wait(s)和signal(s)來訪問。其通常被分別稱作P、V操作。描述如下：

　　P操作

　　I. S-1→S

　　II. 如果S<0，則該進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài);否則繼續(xù)進(jìn)行

　　V操作

　　I. S+1→S

　　II. 如果S≥0，則喚醒隊列中的一個等待進(jìn)程

　　進(jìn)程互斥的情況初值是1，而同步的初值是0

　　進(jìn)程同步的問題相對來說是比較復(fù)雜的，這其中一些比較經(jīng)典的進(jìn)程同步問題，如：

　　Ø 生產(chǎn)者—消費者問題

　　Ø 讀者—寫者問題

　　Ø 哲學(xué)家進(jìn)餐問題