操作系统中的进程同步与互斥实现

"操作系统进程的同步和互斥是操作系统中重要的概念，主要涉及多进程或线程间的资源访问控制。本实验报告详细介绍了如何利用信号量机制实现这一目标，通过C或C++编程来模拟生产者-消费者问题。实验中使用了四种信号量：互斥信号量M和M1，以及同步信号量S1和S2，以确保生产者和消费者正确地共享缓冲区。" 在操作系统中，进程同步和互斥是多任务环境下的关键问题。同步是指进程间协调执行的机制，确保某些操作按特定顺序发生；互斥则是指在一段时间内，只允许一个进程访问共享资源，防止数据的不一致性。 在这个实验中，信号量作为一种同步工具被使用。M信号量用于实现对缓冲区的互斥访问，初值为1，表示任何时候最多只有一个进程可以访问缓冲区。S1和S2作为私有信号量，用于同步生产者和消费者的行为。S1表示缓冲区中空闲位置的数量，初始值为1，S2表示缓冲区中产品数量，初始值为0。 生产者进程持续生产产品，当有空闲位置（P(S1)成功）且能访问缓冲区（P(M)成功）时，将产品放入缓冲区，然后释放对缓冲区的独占权（V(M)），并通知系统有新产品可供消费（V(S2)）。相反，消费者进程在检测到有产品可消费（P(S2)成功）且能访问缓冲区（P(M)成功）时，从缓冲区取出产品，释放对缓冲区的占用（V(M)），并通知系统缓冲区有了新的空闲位置（V(S1)）。 实验通过Windows API实现了信号量的创建和操作，如`CreateSemaphore()`函数用于创建信号量，`WaitForSingleObject()`和`ReleaseSemaphore()`分别对应P和V操作。主函数创建两个线程，分别运行生产者和消费者进程，以演示并发环境下同步和互斥的工作原理。 实验结果验证了信号量机制的有效性，帮助加深了对进程同步与互斥的理解，并掌握了API函数的应用。参与实验者不仅学习了理论知识，还锻炼了实际编程技能，对操作系统中的并发控制有了更直观的认识。