山东大学 操作系统 实验四 进程同步实验

操作系统是计算机科学中的核心课程，而进程同步是操作系统中至关重要的一部分。在山东大学的操作系统实验四中，学生们将深入探索这一主题，通过实践加深对进程同步的理解和应用。实验的目标是让学生掌握如何在多线程或多进程环境中实现同步机制，以避免竞态条件和死锁等问题，确保系统的稳定和正确运行。 进程同步主要涉及到以下几个关键概念： 1. **进程与线程**：进程是系统资源分配的基本单位，而线程是执行的基本单位。在一个进程中可以有多个线程并发执行，共享同一地址空间。 2. **临界区**：临界区是指进程中访问共享资源的代码段。为了保证数据的一致性，同一时间只能有一个进程或线程在临界区内执行。 3. **互斥**：互斥是进程同步的一种机制，确保在任意时刻只有一个进程能访问临界资源。 4. **信号量（Semaphore）**：信号量是一种用于控制并发访问的机制，分为整型信号量和记录型信号量。P（wait）操作用于请求资源，V（signal）操作用于释放资源。 5. **忙等待（忙循环）**：当一个进程想要进入临界区但被阻止时，它会不断地检查条件是否满足，直到可以进入。这种做法浪费CPU资源，因此在实际应用中通常避免使用。 6. **管程（Monitor）**：管程是更高层次的同步机制，它封装了共享数据和临界区，提供了一种结构化的方法来管理并发访问。 7. **死锁**：死锁是两个或多个进程互相等待对方释放资源而无法继续执行的情况。预防和检测死锁是操作系统设计中的重要任务。 8. **银行家算法**：这是一种避免死锁的策略，通过预先分配和动态调整资源，确保系统不会进入不安全状态。 9. **PV操作**：P操作对应于信号量的wait，表示尝试获取资源；V操作对应于signal，表示释放资源。这两个操作都是原子的，确保了同步的正确性。 在实验中，学生可能会使用编程语言如C或C++实现这些同步原语，并在模拟环境中测试其效果。可能的任务包括编写临界区保护代码、实现信号量机制、解决死锁问题等。通过对这些知识点的实践，学生能够更好地理解操作系统内核如何处理并发问题，为后续的系统级编程和软件开发奠定坚实基础。 在"test4"这个文件中，可能包含了实验的代码示例、指导文档、测试用例以及实验报告模板。学生需要按照指导进行编程，确保代码符合同步要求，并通过所有测试用例，最后完成实验报告，阐述设计思路、实现方法和实验结果分析。