进程管理：操作系统的核心功能

一、操作系统概述

操作系统定义：能有效的组织和管理系统中的各种软硬件资源，合理组织计算机系统工作流程，控制程序的执行，并且向用户提供一个良好的工作环境和友好的接口。

操作系统作用：

1. 通过资源管理，提高计算机系统效率。
2. 改善人机界面向用户提供友好的工作环境。

操作系统特征：

1. 并发性：操作系统在处理进程的时候，宏观上是多个任务并发执行，实际微观上根据分时调度方式，每个进程分配一定的时间去处理，毫秒级别，人是无法感知的。
2. 共享性
3. 虚拟性：设备，打印机等。
4. 不确定性：针对同一个程序，重复执行，可能返回的结果不同。

操作系统功能：

1. 进程管理：将CPU的时间进行合理分配，包括进程控制，进程同步，进程通信等。
2. 文件管理：对外存，比如硬盘等管理
3. 存储管理：对主存的管理
4. 设备管理：输入输出设备管理
5. 作业管理：人机交互，图形界面，虚拟现实等。

操作系统分类：

1. 批处理操作系统：单道批处理（一个任务一个任务执行）多道批处理（同时处理多个）
2. 分时操作系统：一个计算机系统与多个终端设备进行连接，将CPU的工作时间划分为许多很短的时间片，轮流为各个终端的用户服务。交替运行。交互性高，宏观并行，微观串行。
3. 实时操作系统：实时是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控对象允许的时间范围内进行快速反应。实时性要求高，可靠性要求高，交互性要求不高。
4. 网络操作系统：通过网络共享资源。三种模式：集中模式（多个计算机）、客户端服务器模式（C/S）、对等模式（PPP 任意计算机均可成为客户端或者服务端）
5. 分布式操作系统：物理上分散的计算机连接起来的，无主次之分。
6. 微型计算机系统：Windows等
7. 嵌入式操作系统：特点：微型化、可定制、实时性、可靠性、可移植性。初始化过程按照自底向上，从硬件到软件的次序依次为：片级初始化----板级初始化----系统初始化。

二、进程组成与状态

进程组成：进程控制块（PCB 唯一标识）、程序（进程主要做什么）、数据（存放进程执行时候的数据）

三态图：

描述：主要资源分为CPU资源与其他数据资源。当进程处于运行状态时候，进程不缺CPU资源与其他数据资源，运行过程中缺乏某种资源时候，进程会将运行态变为阻塞态，等待资源同步成功。资源同步成功后，进程从阻塞态变成就绪态，此时进程只缺少CPU资源。当进程被调度时候，进程从就绪态变更为运行态。同样，当进程在运行的时候，如果时间片到了，则会自动变更为就绪态。

注意：不能就绪态直接到阻塞态，因为进程未运行，你不清楚其缺乏啥资源。

不能从阻塞态直接到运行态，因为CPU被占用，无法直接接受阻塞状态的变更。

三态图

前趋图：任务间并行，任务间的先后顺序。

进程资源图：进程和资源之间分配情况。P代表进程，R代表资源。

1. 阻塞节点：某进程请求的资源已经全部分配完毕，无法获取新的资源，该进程就被阻塞。
2. 非阻塞节点：某进程所请求的资源还有剩余，可以分配给该进程继续运行。
3. 所有进程都是阻塞节点时候，即陷入死锁状态。

做题要点：资源给进程后，进程执行完毕后，会释放资源，方便其他进程使用。先运行非阻塞节点，等待分阻塞节点运行完成后，释放资源，在运行阻塞节点。

三、进程同步与互斥

临界资源：各进程需要以互斥的方式访问的资源为临界资源。

临界区：本质是一段代码程序，进程中对临界资源实施操作的那段程序。

互斥：某资源在同一时间内只能给一个进程所使用，使用的时候加锁，使用完毕后解锁，使用期间不允许其他进程使用。

同步：多个任务可以并行执行，但是速度有差异。

互斥信号量：对临界资源采用互斥访问，使用互斥信号量后，其他进程无法访问，初值为1

同步信号量：针对共享资源，共享资源是有数量的限制的，初值是共享资源数量。

PV操作与生产者消费者问题：

P操作：代表申请资源，s=s-1 申请完一个资源少一个资源。s>=0的时候继续执行，s<0的时候进程进入阻塞状态，s为几则代表多个进程正等待资源。

V操作：释放资源，s=s+1 释放完资源，则增加一个资源。s>0的时候继续执行，s<0的时候则代表释放了资源，从阻塞进程中唤醒一个进程执行。

生产者与消费者：实际是从仓库中放入商品，消费者取出商品并释放仓库空闲数量问题。

解题思路：大胆假设，小心求证。

题目主要是和前趋图进行关联，每个前趋图中的每条指向的箭头，都代表了一个信号量，根据前趋图可以查看出释放了多少个信号量，申请了多少个信号量，根据前后关联关系，进行分析处理。