并发环境下的进程与线程-多道程序设计与控制

"本资源主要探讨了在并发环境下程序间的制约关系，重点讲解了多道程序设计、进程的基本概念以及线程的基本概念。" 在并发环境下，程序的执行模式发生了根本变化，从单一的顺序执行转变为多道程序设计。顺序程序是按照预定顺序执行的一系列指令，具有执行顺序性、封闭性和结果的确定性。然而，在并发程序中，多个程序在短时间内交替执行，这可以显著提高资源利用率，提升系统效率。并发环境的特点包括：结果的不可再现性（因为执行顺序依赖于调度策略）、执行的间断性（程序会因资源竞争而暂停）、资源共享以及程序间的独立性和制约性。 进程是并发执行的基本单位，它包含了一个程序在某个时刻的状态。进程有多种基本状态，如就绪、运行和等待，这些状态之间可以通过特定事件触发转换。进程控制块（PCB）是操作系统用来记录和控制进程状态的重要数据结构，它包含了进程的标识符、状态、内存信息、资源分配情况等关键信息。进程映像是指进程在内存中的布局，包括代码、数据和堆栈等部分。进程控制是操作系统对进程进行管理的核心功能，包括创建、撤销、阻塞和唤醒等操作。 线程作为更轻量级的并发执行单元，引入的目的是降低上下文切换的成本，提高处理速度。线程的实现机制可以是用户级线程或内核级线程，或者是两者的混合。例如，Solaris的进程线程模型支持多对多线程模型，一个进程可以有多个线程，每个线程都可以独立执行。 并发环境下，程序间的制约关系尤为关键。如描述中的例子所示，进程 ci、pi、c1、g2、p1、c2、g3、p2 和 g1 可能涉及到一系列交互，其中 ci 和 pi 可能是控制操作，c1、c2 是条件检查，g1、g2、g3 表示数据生成或获取，而 p1、p2 是具体的工作进程。这些进程可能会因为共享资源或者依赖关系产生相互制约，必须通过适当的同步和通信机制（如信号量、管程、消息传递等）来确保正确执行，避免出现竞态条件、死锁等错误。 理解并发环境下的程序间制约关系，掌握进程描述与控制，对于优化系统性能、保证程序正确性至关重要。操作系统通过各种机制管理这些并发执行的实体，确保系统稳定高效运行，同时也为开发者提供了丰富的工具和接口，以便在复杂环境中构建可靠的并发应用。