操作系统复习：进程同步与调度机制解析

"本文主要探讨了操作系统中的进程同步机制，特别是如何协调进程执行次序，以及在《操作系统》复习中的相关内容。重点讲述了进程之间的直接和间接制约形式，同步机制的基本规则，如空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待原则，并介绍了信号量在进程同步中的应用。此外，还提到了整形信号量的P、V操作及其可能引发的‘忙等’问题。文章还涵盖了操作系统的基本概念，包括多道程序设计、不同类型的OS、系统性能指标以及OS的发展历程。" 在操作系统中，进程同步是确保多个进程能够协同工作、避免数据不一致和资源浪费的关键机制。进程间的相互制约分为直接制约和间接制约，直接制约是指两个进程直接依赖于对方的执行状态，而间接制约则是通过共享资源产生的影响。为了有效实施同步，操作系统遵循一系列规则，如空闲让进，即当资源空闲时允许其他进程进入；忙则等待，当资源已被占用时，其他进程应当等待；有限等待，确保进程不会无限期等待资源；让权等待，意味着等待资源的进程应将CPU使用权让出，而不是持续占用。 信号量是一种常用的进程同步工具，分为整形信号量。P操作（资源请求）和V操作（资源释放）是其核心。P操作尝试获取资源，如果资源可用（信号量s大于0），则减去1并继续执行；如果资源不可用（s≤0），则进程被阻塞。V操作则增加信号量s的值，可能唤醒被阻塞的进程。然而，整形信号量的P操作可能导致“忙等”问题，即当s≤0时，进程会持续测试直到资源可用，这违反了让权等待的原则，可能会导致不必要的CPU消耗。 操作系统是计算机系统的核心，负责管理和调度硬件和软件资源，提供用户接口。其基本类型包括批处理系统、分时系统和实时系统。批处理系统从单道发展到多道，提高了资源利用率和系统吞吐量，但牺牲了交互性。分时系统解决了这一问题，允许多个用户同时交互。实时系统则强调对外部事件的快速响应。操作系统通过不同的结构设计，如无结构、模块化、层次结构和微内核结构，来适应不断增长的需求和复杂性。 在进程管理方面，进程是操作系统中执行的程序实例，具有独立的生命周期和资源。操作系统通过进程控制、调度、同步和通信等机制来管理进程，保证系统的稳定性和效率。进程间通过信号量、管程、 sempaphores等同步原语协同工作，防止竞争条件和死锁的发生，确保系统有序运行。