1、基本特征(1)并发:并发是指宏观上在一段时间内能运行多个程序,而并行则指同一时刻能运行多个指令。操作系统通过引入进程和线程使得程序能够并发运行;(2)共享:共享是指系统中的资源可以被多个并发进程共同使用。共享的方式有两种:互斥共享和共享;其中互斥共享的资源成为临界资源,例如打印机等,在同一时间只允许一个进程访问,需要用同步机制来实现对临界资源的访问;(3)虚拟:虚拟是指把一个物理实体转换为多个逻辑实体。主要的虚拟技术有两种:时分复用技术和空分复用技术;多个进程能在同一个处理器上并发执行使用了时分复用技术,让每个进程轮流占有处理器,每次只执行一小个时间片并快速切换;空分复用技术是指将物理内存抽象为地址空间,每个进程都有各自的地址空间。地址空间和物理内存使用页进行交换,地址空间的页并不需要全部在物理内存中,当使用到一个没有在物理内存的页时,执行页面置换算法,将该页置换到内存中;(4)异步:异步只进程不是一次性执行完毕,而是走走停停,以不可知的速度向前推进;2、基本功能(1)进程管理:进程控制、进程同步、进程通信、死锁处理、处理机调度等;(2)内存管理:内存分配、地址映射、内存保护与共享、虚拟内存等;(3)文件管理:文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理和保护等;(4)设备管理:完成用户的IO请求,方便用户使用各种设备,并提高设备的利用率。主要包括缓冲管理、设备分配、设备处理、虚拟设备等;3、中断分类(1)外中断:由CPU执行指令以外的时间引起,如IO完成中断,表示设备输入/输出处理已经完成,处理器能够发送下一个输入/输出请求。还有时钟中断、控制台中断等;(2)异常:由CPU执行指令的内部时间引起,如非法操作码、地址越界、算术溢出等;(3)陷入:在用户程序中使用系统调用;
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1、进程与线程(1)进程:进程是资源分配的基本单位,进程控制块PCB描述进程的基本信息和运行状态,所谓的创建进程和撤销进程,都是指对PCB的操作;每个进程都有独立的代码和数据空间(进程上下文),进程间的切换会有较大的开销,一个进程包含至少一个线程;(2)线程:线程是CPU调度的基本单位,一个进程中可以有多个线程,它们共享进程资源;每个线程有独立的运行栈和程序计数器PC,线程切换开销小;区别:a.拥有资源:进程是资源分配的基本单位,线程不拥有资源,线程可以访问隶属进程的资源;b.调度:线程时独立调度的基本单位,在同一进程中,线程的切换不会引起进程切换,从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时,会引起进程切换;c.系统开销:由于创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O设备等,所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地,在进行进程切换时,涉及当前进程CPU环境的保存及新调度进程CPU环境的设置,而线程切换时只需保存和设置少量寄存机内容,开销很小;d.通信:线程间可以通过直接读写同一进程中的数据进行通信,进程通信需要借助IPC;2、线程状态切换(1)新建状态(New):新创建了一个线程对象;(2)就绪状态(Runnable):线程位于可运行线程池中,等待获取CPU的使用权;(3)运行状态(Running):就绪状态的线程获取了CPU,执行程序代码;(4)阻塞状态(Blocked):因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。其原因主要有:等待阻塞(wait())、同步阻塞(synchronized)、其他阻塞(sleep()、join()、I/O输入);(5)死亡状态(Dead):线程执行完成了或因一场退出了run()方法;3、进程同步临界区:对临界资源进行访问的那段代码称为临界区;为了互斥访问临界资源,每个进程在进入临界区之前,需要先进行检查;同步:多个进程按一定顺序执行;互斥:多个进程在同一时刻只有一个进程能进入临界区;信号量:信号量是一个整型变量,可以对其执行down和up操作,也就是常见的P和V操作。down:如果信号量大于0,执行-1操作;如果信号量等于0,进程睡眠,等待信号量大于0;up:对信号量执行+1操作,唤醒睡眠的进程让其完成down操作;