操作系统复习：进程管理与PV原语

"中国矿大-考研复习资料 OS 2" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制系统的硬件和软件资源。在操作系统中，进程管理是至关重要的一个方面，它确保了多任务环境下资源的有效利用和高效运行。本资料主要关注的是进程管理中的进程同步与互斥，这是操作系统考试中的常见考点。 1. **进程同步与互斥**： - **进程同步**是指多个进程协同工作，按照一定的时序执行，确保共享资源的正确访问。这通常通过同步机制如P、V操作（wait和signal操作）来实现。 - **互斥**则是指在同一时刻只有一个进程能访问临界资源，以防止数据不一致。在C语言中，可以使用信号量（Semaphore）来表示资源的状态，例如，信号量S初始值为1，表示资源可用；S值小于0表示资源已被占用；S等于0表示资源当前无进程使用。 2. **P、V操作**： - **P操作（Wait或Decrement）**：降低信号量S的值，如果S减后小于0，则进程进入等待状态，否则继续执行。 - **V操作（Signal或Increment）**：增加信号量S的值，若S加后仍小于0，则不做任何事，若S变为非负，则唤醒一个等待该信号量的进程。 - V操作作为原语的原因是它必须是不可中断的，确保原子性，即在执行过程中不会被其他进程打断。 3. **经典同步问题**： - **生产者-消费者问题**：生产者生成产品放入缓冲区，消费者从缓冲区取出产品。需防止生产者过快生产导致缓冲区满或消费者过快消费导致缓冲区空。 - **读者-写者问题**：允许多个读者同时读取数据，但当有写者时，所有读者和写者都不能访问数据。 - **哲学家进餐问题**：五个哲学家围坐一桌，每人都有一根筷子，需要左右两根筷子才能吃饭。要避免他们因无法同时获得筷子而饿死。 4. **进程状态与转换**： - 进程有三种基本状态：就绪态、运行态和等待态。进程状态之间的转换遵循一定的规则，比如不能直接从就绪状态转换到等待状态。 5. **进程通信**： - 进程间通信（IPC）是实现进程同步和互斥的一种方式，包括管道、消息队列、共享内存、套接字等多种通信机制。 6. **线程**： - 线程是进程内的执行单元，比进程更轻量级，可以实现同一进程内的并发执行，提高系统效率。了解线程与进程的异同以及多线程模型是必要的。 复习这部分内容时，不仅要理解和记忆概念，还要能够应用这些原理解决实际问题，如通过PV操作解决各种同步问题，理解死锁的产生条件并学习死锁的预防和避免策略。通过深入学习和练习，考生应能掌握操作系统中进程管理的关键知识点。