
【計】 concurrent process
【醫】 supervene; supervention
course; process; progress; tenor
【計】 interprocess; process
在計算機科學領域,"并發進程"(Concurrent Processes)指兩個或多個進程在同一時間段内同時存在、交替執行或同時執行的現象。這些進程共享系統資源(如CPU、内存、I/O設備),其執行在時間上重疊,但并非嚴格意義上的同時執行(後者稱為"并行")。核心特征包括:
資源共享與競争
并發進程需共享CPU時間片、内存空間等資源,可能引發競争條件(Race Condition),需同步機制(如信號量、互斥鎖)協調訪問順序。
獨立性與異步性
各進程擁有獨立的程式計數器、寄存器和棧,執行速度互不影響。其啟動、執行和終止時間可能不同步,需進程間通信(IPC)機制交換數據。
可切換性(Context Switching)
操作系統通過中斷或時間片輪轉調度進程,快速切換CPU使用權,實現宏觀上的"同時運行"效果。
技術實現原理
應用場景示例
權威參考來源:
- Operating System Concepts (Silberschatz et al.) - 進程調度模型
- IEEE Transactions on Parallel Systems - 并發控制算法分析
- ACM Computing Surveys - IPC機制綜述
- Modern Operating Systems (Tanenbaum) - 多核架構下的并發實現
并發進程是操作系統中的核心概念,指在同一時間段内存在并執行的多個進程。這些進程可能交替或同時占用CPU資源,宏觀上表現為“同時運行”,但微觀上可能是分時執行(單核)或真正并行(多核)。以下是詳細解析:
獨立性
每個進程擁有獨立的地址空間和資源,操作系統通過進程控制塊(PCB)管理各自的運行狀态、寄存器值等信息。
異步性
進程的執行速度不可預知,可能因資源競争或調度策略導緻執行順序不确定。
資源共享
并發進程可能競争共享資源(如内存、文件、I/O設備),需通過同步機制(如信號量、互斥鎖)避免沖突。
競态條件(Race Condition)
多個進程訪問共享資源時,因執行順序不同導緻結果不一緻。例如:兩個進程同時修改同一變量。
死鎖(Deadlock)
進程因互相等待對方釋放資源而陷入無限阻塞。需滿足四個條件:互斥、占有且等待、不可搶占、循環等待。
優先級反轉(Priority Inversion)
低優先級進程占用高優先級進程所需資源,導緻高優先級進程被阻塞。
操作系統通過進程調度算法(如先來先服務、短作業優先、時間片輪轉)和同步原語(如信號量、管程)管理并發進程,确保高效且安全地執行。
總結來說,并發進程通過合理調度和同步機制提升了系統資源利用率與響應速度,但也引入了複雜性,需謹慎設計以避免邏輯錯誤。
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