操作系统考研复习：进程互斥与同步详解

"该资源是2011年的考研辅导资料，由罗惠琼教授讲解，主要涵盖了电子科技大学计算机学院2012年考试大纲中的操作系统部分，特别是进程互斥与同步的概念和方法。" 在操作系统中，进程互斥与同步是核心概念，涉及到多任务环境下的资源管理和效率问题。进程互斥是指在同一时刻，只有一个进程可以访问临界资源，以防止数据的不一致性。实现临界区互斥的方法包括软件和硬件方法，以及更高级的同步机制如信号量和管程。 1. **进程同步的基本概念**：在多进程环境中，进程间的协作与通信需要遵循一定的顺序，确保数据的一致性和正确性。同步是为了保证进程间的协调执行，避免出现竞态条件。 2. **软件实现方法**：通常包括忙等待（忙循环）和高级同步原语，如Peterson算法，用于两个进程之间的简单同步。 3. **硬件实现方法**：例如利用测试并设置（Test-and-Set）指令或比较并交换（Compare-and-Swap）指令来实现原子操作，达到互斥的效果。 4. **信号量方法**：由Dijkstra提出的，分为整型信号量和记录型信号量，通过wait()和signal()操作实现对临界资源的访问控制。 5. **管程方法**：由Hoare提出，是一种高级的进程同步机制，它提供了一个封装临界区的结构，包含共享变量和过程，确保一次只有一个进程在管程内部执行。 6. **经典进程互斥与同步问题**：如生产者/消费者问题，银行家算法等，这些问题展示了如何设计有效的同步机制以解决实际问题。在生产者/消费者问题中，生产者进程生成数据，消费者进程消费数据，需要保证缓冲区的满与空状态被正确管理，避免生产过快或消费过慢导致的问题。 此外，操作系统大纲还涉及其他关键领域： - **操作系统的概述**：包括基本概念、特征、功能、服务，以及操作系统的发展、分类和运行环境，如内核态和用户态的区别，中断、异常和系统调用的处理。 - **进程管理**：涵盖进程的概念、状态转换、控制、组织以及线程模型，处理机调度的各个方面，如调度算法和策略。 - **内存管理**：包括连续和非连续存储管理，如分页、分段和段页式存储，以及虚拟内存管理，如请求分页、页面分配策略和置换算法。 - **死锁管理**：介绍死锁的概念、原因，以及预防、避免和解除死锁的策略，如银行家算法。 - **文件管理**：涉及内存管理的基础知识，如内存保护和交换，以及各种内存管理方式，包括虚拟内存的原理和页面置换算法。 这些知识点对于理解和设计高效、稳定的操作系统至关重要，也是计算机科学与技术专业学生必须掌握的基础理论。通过深入学习，考生可以更好地分析和解决操作系统层面的问题，并具备编写相关算法的能力。