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欢迎来到天津中德应用技术大学软件与通信学院的操作系统课程。我是主讲教师冯东华。今天我们将学习操作系统的基础概念,包括前趋图和程序执行方式、进程的相关概念以及线程的基本知识。这些内容是理解现代操作系统工作原理的重要基础。
前趋图是描述程序执行顺序的重要工具。它是一个有向无环图,其中节点表示程序中的语句或操作,有向边表示执行的先后关系。例如,在这个前趋图中,操作A必须在操作B和D之前执行,操作B必须在操作C之前执行,而操作C必须在操作E之前执行。前趋图帮助我们理解程序的依赖关系和并发执行的可能性。
程序的执行方式主要分为顺序执行和并发执行两种。顺序执行是严格按照程序语句的顺序逐一执行,前一条语句完成后才能执行下一条,这种方式执行时间较长但结果确定。并发执行则允许多个语句同时执行,只要遵循前趋图中的依赖关系即可,这样可以显著提高程序的执行效率。
进程是程序在计算机中的一次执行过程,具有动态性、并发性、独立性和异步性等特征。进程在执行过程中会经历三种基本状态:就绪态表示进程已准备好执行,等待CPU调度;运行态表示进程正在CPU上执行;阻塞态表示进程因等待某个事件而暂停执行。进程状态之间可以相互转换,形成了进程的生命周期。
线程是进程内的基本执行单元,具有轻量级的特点。同一进程内的多个线程共享内存空间和文件等资源,但每个线程都有独立的程序计数器和栈空间。线程的实现方式主要有三种:用户级线程由应用程序管理,内核级线程由操作系统管理,混合模型则结合了两种方式的优点。通过今天的学习,我们了解了操作系统中程序执行、进程和线程的基本概念,这些是理解现代操作系统的重要基础。