哈工大操作系统课程：进程同步详解

"哈尔滨工业大学的操作系统课程课件涵盖了进程同步的内容，包括了6.2章的进程同步原理，如临界区问题、Peterson的解决方案、同步硬件、信号量、经典同步问题、监视器以及同步示例。6.3章讨论了并发访问共享数据可能导致的数据不一致性问题，提出了维护数据一致性所需的机制，比如消费者-生产者问题的阐述，其中涉及一个跟踪满缓冲数量的整数计数器。6.4章深入到生产者进程的细节。" 在操作系统中，进程同步是一个至关重要的概念，它确保了多个并发执行的进程能够协调它们的执行，避免数据不一致性和死锁等问题。在6.2章中，讲解了以下几个关键知识点： 1. **临界区问题**：当多个进程需要访问共享资源时，必须确保在任何时候只有一个进程在执行涉及共享资源的代码段，即临界区。这防止了数据竞争和不一致性。 2. **Peterson的解决方案**：这是一种早期的软件解决临界区问题的方法，通过两个进程之间的通信来实现同步。每个进程有一个进入临界区的意愿标志，并且可以放弃临界区，这样可以避免两个进程同时进入。 3. **同步硬件**：操作系统可能会提供专门的硬件支持，如测试-and-设置指令、交换指令或比较-and-swap（CAS）指令，以原子方式修改内存，从而实现进程同步。 4. **信号量**：由Dijkstra提出的信号量机制，是一种用于控制对共享资源访问的计数器。分为整型信号量和二进制信号量，前者允许有限数量的进程进入临界区，后者只允许一个进程。 5. **经典同步问题**：如读者-写者问题、哲学家就餐问题等，这些问题展示了如何使用同步机制解决多进程协调的问题。 6. **监视器**：一种高级同步原语，它封装了共享数据结构和对这些数据结构的操作，确保一次只有一个进程可以执行监视器中的代码。 6.3章中提到的**消费者-生产者问题**是进程同步的经典案例。生产者进程生成数据并放入缓冲区，而消费者进程从缓冲区取出并处理数据。为了保证数据一致性，需要确保生产者不会在缓冲区满时继续生产，消费者也不会在缓冲区空时尝试消费。这个问题通常用信号量或者条件变量来解决。 6.4章可能进一步探讨了生产者进程如何判断何时可以生产新的数据以及如何与消费者进程协调。 这个课件深入讲解了操作系统中进程同步的核心概念和解决方案，对于理解多进程环境下的数据一致性维护至关重要。通过学习这些内容，学生可以掌握设计和实现高效并发系统的关键技能。