哈工大操作系统学习笔记4（第四周）

简介：
本篇为哈尔滨工业大学操作系统课程第四周的学习笔记，涵盖了进程管理、内存分配及调度算法等内容，旨在帮助同学深化理解与复习。 操作系统是计算机科学中的核心课程之一，它负责管理和控制计算机硬件资源，并为用户提供服务以确保软件能够高效、稳定地运行。哈尔滨工业大学的操作系统课程由刘国军教授讲授，旨在深入理解操作系统的原理与实现机制。第四周的学习内容通常涵盖进程管理、线程概念以及进程间通信等相关知识点。 一、进程管理 在操作系统中，进程是程序的一次执行过程，并且它是资源分配和调度的基本单位。第四周的课程可能会涉及以下几个方面的内容： 1. 进程状态与转换：进程有新建、就绪、运行和等待四种基本状态，它们之间通过特定事件相互转变。例如，当一个进程获取到CPU资源时，它会从就绪状态转变为执行状态；如果需要等待某个事件，则会进入等待状态。 2. 进程调度：操作系统使用不同的算法来决定哪个进程应当获得CPU的使用权，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）以及多级反馈队列等方法。 3. 进程同步：当多个进程协作完成任务时，需要通过信号量、管程或事件标志等方式进行同步以避免竞态条件和死锁的发生。 二、线程 线程是CPU调度和执行的基本单位，并且相对于完整的进程来说，它的创建与销毁成本较低。这使得它在多核处理器环境下能够实现高效的并发操作。 1. 线程的生成与终止：通常通过系统调用或库函数来完成线程的初始化工作，在任务完成后会由操作系统自动处理或者被其他线程显式地请求结束。 2. 同步机制和通信方式：为了保证数据的一致性，需要使用互斥量、条件变量等同步工具。同时还可以利用信号、管道以及消息队列进行进程间的通信操作。 三、进程间通信（IPC） 操作系统中提供了多种方法来支持不同程序之间的协作工作： 1. 管道(Pipe)：这种单向的数据传输方式适用于父子进程之间信息的交换。 2. 消息队列(Message Queue): 支持异步发送结构化数据的功能，非常适合于复杂的信息传递任务。 3. 共享内存(Shared Memory): 让不同的程序可以直接访问同一个物理地址空间中的内容，虽然速度快但需要小心避免同步问题的发生。 4. 套接字(Socket)：支持跨机器进程之间的通信，在网络编程中被广泛使用。 5. 文件映射(File Mapping): 通过将文件加载到内存来实现不同应用程序间的数据交换。 通过对这些知识点的学习，我们可以更好地掌握操作系统中的并发控制和资源共享机制的设计与应用。哈工大的刘国军教授会利用实例讲解并布置练习题以帮助学生们深入理解相关概念和技术要点。此外，《005_read04》文档可以进一步加深学生对上述内容的理解及实际运用能力。