
【计】 concurrent process
【医】 supervene; supervention
course; process; progress; tenor
【计】 interprocess; process
在计算机科学领域,"并发进程"(Concurrent Processes)指两个或多个进程在同一时间段内同时存在、交替执行或同时执行的现象。这些进程共享系统资源(如CPU、内存、I/O设备),其执行在时间上重叠,但并非严格意义上的同时执行(后者称为"并行")。核心特征包括:
资源共享与竞争
并发进程需共享CPU时间片、内存空间等资源,可能引发竞争条件(Race Condition),需同步机制(如信号量、互斥锁)协调访问顺序。
独立性与异步性
各进程拥有独立的程序计数器、寄存器和栈,执行速度互不影响。其启动、执行和终止时间可能不同步,需进程间通信(IPC)机制交换数据。
可切换性(Context Switching)
操作系统通过中断或时间片轮转调度进程,快速切换CPU使用权,实现宏观上的"同时运行"效果。
技术实现原理
应用场景示例
权威参考来源:
- Operating System Concepts (Silberschatz et al.) - 进程调度模型
- IEEE Transactions on Parallel Systems - 并发控制算法分析
- ACM Computing Surveys - IPC机制综述
- Modern Operating Systems (Tanenbaum) - 多核架构下的并发实现
并发进程是操作系统中的核心概念,指在同一时间段内存在并执行的多个进程。这些进程可能交替或同时占用CPU资源,宏观上表现为“同时运行”,但微观上可能是分时执行(单核)或真正并行(多核)。以下是详细解析:
独立性
每个进程拥有独立的地址空间和资源,操作系统通过进程控制块(PCB)管理各自的运行状态、寄存器值等信息。
异步性
进程的执行速度不可预知,可能因资源竞争或调度策略导致执行顺序不确定。
资源共享
并发进程可能竞争共享资源(如内存、文件、I/O设备),需通过同步机制(如信号量、互斥锁)避免冲突。
竞态条件(Race Condition)
多个进程访问共享资源时,因执行顺序不同导致结果不一致。例如:两个进程同时修改同一变量。
死锁(Deadlock)
进程因互相等待对方释放资源而陷入无限阻塞。需满足四个条件:互斥、占有且等待、不可抢占、循环等待。
优先级反转(Priority Inversion)
低优先级进程占用高优先级进程所需资源,导致高优先级进程被阻塞。
操作系统通过进程调度算法(如先来先服务、短作业优先、时间片轮转)和同步原语(如信号量、管程)管理并发进程,确保高效且安全地执行。
总结来说,并发进程通过合理调度和同步机制提升了系统资源利用率与响应速度,但也引入了复杂性,需谨慎设计以避免逻辑错误。
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