操作系统：进程同步与通信详解

"操作系统第三章进程同步与通信.ppt" 操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和控制系统的硬件及软件资源，确保多任务能够并发、有效地运行。本讲义重点探讨了操作系统中的进程同步与通信，这对于理解操作系统的工作原理至关重要，同时也为未来从事操作系统相关工作打下坚实基础。 首先，进程的同步与互斥是并发进程协作的两种基本方式。进程互斥是指在某一时刻，只有一个进程能访问临界资源，其他进程必须等待。例如，当两个进程试图同时修改共享变量count时，就需要互斥机制来保证数据的一致性。而进程同步则是指进程间的执行顺序有特定依赖关系，某些进程必须在其他进程完成特定操作后才能继续。 临界资源是那些一次只能被一个进程使用的资源，如打印机、磁带驱动器等。临界区是进程中访问临界资源的代码段。为了正确使用临界资源，需要遵循四个准则：空闲让进、忙着等待、有限等待和让权等待。这四个准则确保了进程能够公平且有效地访问临界区，防止出现死锁和饥饿现象。 实现进程互斥进入临界区的方法包括硬件和软件。硬件方法通常涉及禁止中断或使用专门的机器指令，如TS和Swap，但这种方法受到硬件限制。软件方法中，最常用的是信号量机制，它是由Dijkstra提出的用于解决进程同步问题的数据结构。 信号量是一个整型变量，可以用来表示资源的数量或作为同步标志。它包括一个整数值和一个等待队列，用于管理哪些进程正在等待访问资源。P原语（wait操作）用于尝试获取资源，如果资源可用则减1，否则将当前进程阻塞加入等待队列。V原语（signal操作）用于释放资源，增加信号量值，并检查是否有等待进程可唤醒并继续执行。 PV操作是实现进程同步和互斥的关键。P原语会尝试减小信号量，如果减后值小于0，则进程被阻塞；V原语则会增加信号量，如果增加后值仍小于0，说明有进程在等待，此时会唤醒一个等待进程。 本讲义深入讲解了操作系统中进程同步与通信的核心概念，包括临界资源、临界区、信号量和PV操作，这些都是理解和实现多进程协作的基础。通过学习这些内容，同学们能够更好地掌握操作系统的基本原理，为未来在操作系统领域的学习和实践打下坚实基础。