进程同步与通信3优秀文档.ppt

进程同步与通信是操作系统中关键的概念，主要涉及多进程环境下资源的访问控制和信息交换。在这一领域，信号量是一种常用的同步机制，它允许进程间协调对共享资源的访问。然而，标准的信号量在某些情况下可能会导致死锁或资源浪费的问题。 在上述文档中，提到了一个经典的进程同步问题，即两个进程P1和P2分别需要互斥地访问两个资源R1和R2。当它们都试图获取对方所需的资源时，可能会陷入僵持状态，这被称为"死锁"。为了解决这类问题，文档介绍了AND（按需）信号量的概念。 AND信号量的核心思想是，一次性分配所有必要的资源给进程，只有当所有资源都可用时，进程才能开始执行。如果某个资源无法满足，那么进程会被阻塞，且不会得到任何已满足条件的资源。AND信号量的P和V操作被扩展，增加了资源检查的条件。在P操作中，如果所有资源都大于等于1，才会减去所有资源的值；否则，进程会被放入等待队列。在V操作中，增加所有资源的值，并检查等待队列中的进程是否可以继续执行。 文档还提到了用AND信号量解决著名的哲学家进餐问题。每个哲学家需要两根筷子（即资源），使用AND信号量可以防止因哲学家同时拿起相邻的筷子而导致的死锁。 除了AND信号量，文档还介绍了管程作为进程通信的一种方式。管程提供了一种更高级的同步机制，允许进程间进行更复杂的交互，包括数据的传递。然而，信号量作为通信工具效率较低，因为它一次只能传递一条消息，且通信过程对用户不透明。因此，引入了消息缓冲队列，允许进程批量发送和接收消息，提高了通信效率。消息缓冲队列通常伴随着互斥信号量来保护，确保同一时间只有一个进程可以访问队列。 进程同步与通信是操作系统设计中的核心问题，涉及到诸如死锁预防、资源分配策略以及高效通信机制等多个方面。AND信号量和管程是解决这些问题的有效工具，它们在保证并发执行的同时，确保了系统的正确性和高效性。