操作系统中的并发进程与同步关系

"同步关系-操作系统课件" 操作系统中的并发进程和同步关系是多任务环境中的核心概念。在操作系统中，多个进程可以同时执行，这称为并发性。并发性提升了系统的资源利用率和效率，但同时也引入了新的挑战，如进程间的交互协作和竞争。 并发进程： 1. **顺序程序设计**：在一个单处理机系统中，传统的程序执行是按照指令序列依次进行的，即一个操作完成之后才会执行下一个操作。这种方式保证了程序的执行顺序性和结果的确定性。 2. **并发程序设计**：在多道程序系统中，多个进程可以在同一时间段内开始执行并持续到结束，这种执行方式称为并发。从宏观上看，进程之间的时间重叠使得它们看起来像是同时进行；微观上，由于处理器的切换，实际上任何时刻只有一个进程在CPU上执行。 并发进程的分类： - **无关进程**：这些进程独立工作，它们的操作不涉及共享资源，因此彼此的执行不会互相影响。 - **交往进程**：当进程之间需要共享某些资源或通信时，它们成为交往进程。这种情况下，一个进程的状态改变可能直接影响另一个进程的执行结果。 同步关系： 同步关系在多进程环境中至关重要，因为进程间的交互可能导致数据不一致或死锁等问题。在示例中，进程P1和P2展示了典型的同步需求： 1. **进程P1**：计算fun1(x)。 2. **进程P2**：计算fun2(y)并设置计算完成标志。 3. **进程P2的后续操作**：P2计算完成后，其他进程（如P1）可以取用其结果继续执行。 为了正确管理这些同步关系，操作系统使用了多种机制，如临界区管理、信号量和PV操作等。 - **临界区管理**：确保在同一时刻只有一个进程能访问共享资源，以避免数据不一致性。 - **信号量与PV操作**：信号量是一个整型变量，用于控制对共享资源的访问。PV操作（P操作和V操作）是信号量的原子操作，用来实现进程间的同步和互斥。 进程通信（3.5）： 在交往进程中，进程间通信是必要的，以便交换信息或协调工作。操作系统提供了多种通信机制，如管道、消息队列、共享内存等，让进程能够安全地交换数据。 死锁（3.6）： 死锁是并发系统中可能出现的一种情况，当两个或多个进程相互等待对方释放资源而无法继续执行时，就形成了死锁。防止和检测死锁是操作系统设计的重要部分。 操作系统中的同步关系涉及到并发进程的执行控制、资源共享和通信，以及对潜在死锁的管理，这些都是构建高效、稳定多任务系统的关键。