理解Peterson算法：操作系统中的并发与同步

Peterson算法是一种经典的解决进程互斥问题的低级同步机制，适用于多处理器系统中的两个并发进程。在操作系统课程中，这部分内容通常属于并发控制和进程同步的范畴，尤其是在讨论进程间通信和资源管理时被提及。 算法的核心在于利用两个共享变量flag[0]和flag[1]以及一个整型变量turn来实现互斥访问临界区。每个进程P0和P1都有自己的标志位，当一个进程进入临界区时，会将对应的flag置为true并设置turn变量为自己，这样可以确保只有另一个进程能够进入临界区。当进程试图进入临界区时，会先检查对方的flag和自身的turn是否满足条件，即对方的flag为false且自己的turn值匹配，然后才允许进入。 具体操作如下： P0进程： 1. 将flag[0]设置为true，turn设为1。 2. 当flag[1]为true且turn为1时，进程P0进入循环等待，直到进入临界区条件满足。 3. 进入临界区执行相关操作后，flag[0]设置回false。 4. 然后继续执行其余代码，直到退出循环。 P1进程： 类似地，P1进程设置flag[1]为true，turn设为0，并在满足条件后进入临界区。 这种算法的关键在于通过循环和条件判断实现了无须信号量的简单同步机制，避免了死锁和饥饿等问题。然而，Peterson算法仅适用于两个进程的情况，扩展到更多进程需要更复杂的同步策略，如PV操作（P操作请求资源，V操作释放资源）和信号量等高级同步方法。 此外，章节中还介绍了并发进程的概念，包括前趋图（precedence graph）作为描述程序执行顺序和依赖关系的工具，顺序程序的特性，如内部顺序性和外部顺序性，以及并发程序的特性，如内部并发性和外部并发性。这些概念都是理解操作系统中并发控制和进程调度的基础。 总结起来，Peterson算法是操作系统中并发控制理论的一部分，它展示了如何利用基本同步机制来处理有限数量的并发进程共享资源的问题，这对于理解和设计并发系统的并发模型至关重要。同时，通过前趋图和顺序/并发程序特性，学生可以更好地理解进程的执行方式和资源管理的挑战。