华软学院：进程互斥与同步——死锁与同步实现详解

在第三讲中，华软软件工程系的课程关注于操作系统中的关键概念——互斥与同步。课程旨在教导学生如何有效地管理并发进程中对共享资源的访问，以避免常见的并发错误，如死锁和饿死。主要内容包括以下几个部分： 1. 进程间的交互：理解进程间的关系，特别是互斥的概念，即在某一时刻，只允许一个进程访问特定的临界资源或临界区。这里提到的PV操作（Produce-Use）是一种控制互斥访问的原语操作。 2. 同步机制：学习如何通过同步机制确保多个进程在访问共享资源时协调进行，避免竞态条件。这可能涉及到信号量、事件等工具，它们帮助控制对资源的访问权限。 3. 死锁与饥饿问题：讲解并发处理中的核心问题，如死锁，即两个或更多进程等待对方释放资源而无法继续，以及饿死，即进程由于长期得不到资源而无法完成其任务。课程会分析并介绍预防和避免死锁的常见策略。 4. 操作系统的需求：在多道程序环境下，操作系统面临的主要挑战包括保护全局变量免受竞争，合理分配有限的系统资源（如CPU、内存和I/O设备），同时保证进程间的公平性，避免因资源分配不当导致的死锁。 5. 进程控制与保护：操作系统需要维护进程控制块（PCB）来跟踪进程状态，确保资源的正确分配和回收。此外，它还要保护每个进程的信息，确保它们的执行不受其他并发进程的影响。 6. 合作与隔离：为了达成这些目标，引入了合作进程（同步进程）、互斥进程的概念，以及进程阻塞和恢复等技术，以实现并发环境下的有效协作。 通过深入理解这些概念和机制，学生将掌握操作系统如何在并发环境中管理资源，保证系统的稳定性和效率。这不仅是软件工程系的核心知识，也是设计和实现高效并发系统的关键技能。