1、1，进程的基本概念为了提高计算机系统中各种资源的利用率，现代操作系统广泛采用多道程序技术（multi-programming），使多个程序同时在系统中存在并运行。描述进程的数据结构——进程控制块（PCB）一个进程应该包括：程序的代码；程序的数据；PC中的值，用来指示下一条将运行的指令；一组通用的寄存器的当前值，堆、栈；一组系统资源（如打开的文件）程序是文本，是语句的描述（静态）进程是运行中的程序，含有上下文信息（动态）结构特征：程序段、相关的数据段、PCB构成了进程实体动态性：进程是进程实体的一次执行，进程的状态总是在变化，PCB的内容总是在变化并发性：多个进程实体，同存于内存中，能在一段时间内同时运行（宏观上）独立性：独立运行和资源调度的基本单位。每个进程都有“自己”的PC和内部状态，运行时独立于其他的进程（逻辑PC和物理PC）异步性：以各自独立的、不可预知的速度向前推进
2、2，进程的控制Running运行 Blocked阻塞 Ready就绪进程的三种基本状态1) 就绪(Ready)状态：进程一旦获得CPU就可以投入运行的状态2) 执行状态：进程获得CPU正在运行的状态3) 阻塞状态：进程由于等待资源或某个事件的发生而暂停执行的状态运行à阻塞等待I/O的结果等待某一进程提供输入运行à就绪运行进程用完了时间片运行进程被中断，因为一高优先级进程处于就绪状态就绪 à 运行调度程序选择一个新的进程运行阻塞 à就绪当所等待的事件发生时
3、3，进程同步两个进程使用相同的一个共享一个资源（如共享文件，打印机等）引出进程同步问题。进程在运行过程中所做的工作分为两类：内部计算（不会导致竞争条件）对共享内存或共享文件的访问（可能导致竞争条件）我们把完成第二类工作的程序称为“临界区”，把需要互斥访问的共享资源称为“临界资源”。如果我们能设计出某种方法，使得任何两个进程都不会同时出现在临界区中，就可以避免竞争条件的出现。由Dijkstra把整型信号量定义为一个整型量，除初始化外，仅能通过两个标准的原子操作(Atomic Operation) wait(S)和signal(S)来访问。这两个操作一直被分别称为P、V操作。wait(S): while S≤0 do no-op S:=S-1;signal(S): S:=S+1;
4、4，经典的进程同步互斥问题4.1有3个客户在某天的日常生活中使用了某个 ATM 自动取款机。假设他们对 ATM 的使用顺序是 a 到来，a 进入， b 到来， c 到来， a 离开，b 进入， b 离开， c 进入， c 离开。4.2某阅览室，最多可容纳100名读者同时阅览，当阅览室中少于100名读者时，阅览室外等候的读者可以立即进入，否则需要在外面等待。每个读者可看成一个进程。semaphore seats；seats.value=100;while(阅览时间){wait(seats);进入阅览室；阅读；离开阅览室；signal(seats);}4.3司机与售票员while(上班时间){ 发动汽车； 正常运行； 到站停车；}while(上班时间){ 关闭车门； 售票； 打开车门；}4.4两个并发进程的读写设有一个缓冲区buffer，大小为一个字节（如图）。Compute进程不断产生字符，送buffer，Print进程从buffer中取出字符打印。如不加控制，会出现多种打印结果，这取决于这两个进程运行的相对速度。在这众多的打印结果中，只有Compute和Print进程的运行刚好匹配的一种是正确的，其它均为错误。semaphore S_Empty； // 缓冲区是否为空，初值为1semaphore S_Full; // 是否有数据写入，初值为0while(计算未完成){ P(S_Empty); Write_Data( )； V(S_Full);}Computewhile(打印未完成){ P(S_Full)； Print_Data( )； V(S_Empty);}Print4.5有一个仓库，可以存放A和B 两种产品。要求：1)每次只能存入一种产品(A或B)；2)-N<A产品数量-B产品数量<M。试用PV操作描述产品A与产品B的入库过程。semaphore mutex；// 初始化为1semaphore sa; // 初始化为m-1semaphore sb; // 初始化为n-1while(……){ P(Sa); P(mutex); 将产品入库； V(mutex); V(Sb);}while(……){ P(Sb); P(mutex); 将产品入库； V(mutex); V(Sa);}4.6生产者-消费者问题描述两个进程（生产者和消费者）共享一个公有的、固定大小的缓冲区，生产者不断地制造产品，并把它放入缓冲区，而消费者不断地把产品取出来，并且使用它。要求两个进程都能正确地工作。对于生产者进程：制造一个产品，当要送入缓冲区时，要检查缓冲区是否已满，若未满，才可将产品送入缓冲区，并在必要时通知消费者；否则等待；对于消费者进程：当它去取产品时，先要检查缓冲区中是否有产品可取，若有，则取走一个，并在必要时通知生产者；否则等待。这种相互等待，并互通信息就是典型的进程同步。同时，缓冲区是个临界资源，因此，各个进程在使用缓冲区的时候，还有一个互斥的问题。semaphore S_Buffer_Num; // 空闲的缓冲区个数，初值为Nsemaphore S_Product_Num; // 缓冲区当中的产品个数，初值为0semaphore S_Mutex; // 用于互斥访问的信号量，初值为1void producer(void) { int item; while(TRUE) { item = produce_item( ); // 制造一个产品 P(S_Buffer_Num); // 是否有空闲缓冲区 P(S_Mutex); // 进入临界区 insert_item(item); // 产品放入缓冲区 V(S_Mutex); // 离开临界区 V(S_Product_Num); // 新增了一个产品 }}void consumer(void) { int item; while(TRUE) { P(S_Product_Num); // 缓冲区中有无产品 P(S_Mutex); // 进入临界区 item = remove_item( ) // 从缓冲区取产品 V(S_Mutex); // 离开临界区 V(S_Buffer_Num); // 新增一个空闲缓冲区 consume_item(item); // 使用该产品 }}4.7哲学家就餐问题、读者写者问题、南开天大之路问题、和尚喝水问题（略）
5、5，进程通信低级通信：只能传递状态和整数值（控制信息），包括用来实现进程同步和互斥的信号量和管程机制。优点是速度快。缺点是：传送信息量小：每次通信传递的信息量固定，若需要传递较多信息，就得进行多次通信。编程复杂：用户需要直接去实现通信的细节，编程复杂，容易出错。高级通信：能够传送任意数量的数据，包括三类：共享内存、管道、消息。
6、6，线程定义及实现进程当中的一条执行流程叫线程。进程是资源分配单位，线程是CPU调度单位；进程拥有一个完整的资源平台，而线程只独享必不可少的资源，如寄存器和栈；线程同样具有就绪、阻塞和执行三种基本状态，同样具有状态之间的转换关系；线程 ＝ 轻量级进程（lightweight process）用户线程：在用户空间实现，时间片分配给进程；内核线程：在内核中实现，时间片分配给线程；