在操作系统第二章中,我们探讨了"左侧猴子过桥"和"右侧猴子过桥"的进程示例,这两个并发进程模拟了一个简单的同步与互斥访问问题。在这个场景中,两个猴子想要交替通过一座桥梁,但必须遵循特定的规则以确保公平和资源保护。 左侧猴子的进程首先通过信号量`LMutex`请求进入临界区,当它离开时会增加`iL2RCount`计数。如果这个计数达到1,猴子会释放`RMutex`,允许右侧猴子进入。当左侧猴子完全退出临界区后,它会释放`LMutex`。这个过程展示了进程之间的互斥和同步需求,避免了多个猴子同时进入桥梁的情况。 右侧猴子的进程行为类似,使用`RMutex`进行互斥访问,只有在`iR2LCount`为1时才会让左侧猴子进入。当它离开时,会减少计数并释放信号量。这种设计防止了"忙等"现象,即一个进程在等待资源时持续占用处理器时间,提高了系统的效率和安全性。 这段代码中的信号量(semaphores)如`LMutex`, `RMutex`, 和 `Concur`,是操作系统中实现进程间通信(IPC,Inter-Process Communication)的重要工具。它们用于控制对共享资源的访问,确保互斥性和同步,从而避免了诸如死锁(两个或多个进程都无法继续执行,因为它们都在等待对方释放资源)等问题。 进程的概念在这部分章节中被进一步阐述,包括多道程序(多个程序同时运行)、并发(多个进程在同一时刻运行)、共享资源(多个进程可以访问同一份资源)、分配(决定进程何时获得CPU时间片),以及调度(如何决定进程的执行顺序和优先级)。操作系统的目标是提高资源利用率、吞吐量,同时保持系统的安全性,例如避免饥饿和死锁。 作者还提到了进程同步问题的几个经典模型,如生产者消费者问题、哲学家进餐问题、读者写者问题和理发师睡觉问题,这些模型都是利用信号量或其他同步机制来解决并发环境中并发和互斥访问的挑战。 高级调度、中级调度和低级调度分别对应着不同的层次,它们处理不同层面的任务分配和优化,如决定作业进入系统、内存分配和CPU时间片的分配,以及衡量系统性能的关键指标如平均响应时间和周转时间。 这一部分涵盖了操作系统的核心概念和技术,通过实例展示了如何使用信号量和调度机制来管理和协调并发进程中的资源访问和冲突。
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