并发与并行与进程概念

摘要：并发与并行是两个既相似而又不相同的概念：并发性，又称共行性，是指能处理多个同时性活动的能力；并行是指同时发生的两个并发事件，具有并发的含义，而并发则不一定并行，也亦是说并发事件之间不一定要同一时刻发生。

　并行介绍

　　并行在操作系统中是指，一组程序按独立异步的速度执行，不等于时间上的重叠（同一个时刻发生）。

　并发介绍

　　并发是指：在同一个时间段内，两个或多个程序执行，有时间上的重叠（宏观上是同时，微观上仍是顺序执行）。

　　并发的实质是一个物理CPU（也可以多个物理CPU） 在若干道程序之间多路复用，并发性是对有限物理资源强制行使多用户共享以提高效率。

　操作系统并发程序执行的特点：

　　并发环境下，由于程序的封闭性被打破，出现了新的特点： ①程序与计算不再一一对应，一个程序副本可以有多个计算

　　②并发程序之间有相互制约关系，直接制约体现为一个程序需要另一个程序的计算结果，间接制约体现为多个程序竞争某一资源，如处理机、缓冲区等。

　　③并发程序在执行中是走走停停，断续推进的

　并发和并行的作用

　　通过并发和并行能够使得应用程序可以充分利用多核以及GPU的计算能力，从而提高应用程序的性能，比如在以下几个方面中：

　　1.使用异步I/O操作可以提高应用程序的响应性。大多数的GUI应用程序都是用单个线程来控制所有UI界面的更新。UI线程不应该被占用过长时间，不然UI界面就会失去对用户的响应。

　　2.跨多线程的并行工作可以更好的利用系统的资源。具有多CPU和GPU的现代计算机，通过并行可以指数级的提高CPU计算受限的应用程序的性能。

　　3.同时执行多个I/O操作（如同时从多个网站上获取信息）可以提高总体的吞吐量（throughput），等待I/O相应的操作可以用来发起新的操作，或者是处理操作返回的结果。

　并行和并发区别

　区别一：

　　并发是指一个处理器同时处理多个任务。并行是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。并发是逻辑上的同时发生（simultaneous），而并行是物理上的同时发生。

　　来个比喻：并发是一个人同时吃三个馒头，而并行是三个人同时吃三个馒头。

　区别二：

　　并行（parallel）：指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。就好像两个人各拿一把铁锨在挖坑，一小时后，每人一个大坑。所以无论从微观还是从宏观来看，二者都是一起执行的。

进程的基本概念

1.1 基本概念
进程（Process）是指计算机中已运行的程序，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。进程是程序真正运行的实例，若干进程可能与同一个程序相关，且每个进程皆可以同步或异步的方式独立运行。

狭义定义：进程是正在运行的程序的实例。

广义定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。

进程