进程同步与通信是多道程序系统中至关重要的概念，它涉及到多个进程之间的协作与资源管理。在多道程序设计环境中，进程之间的相互制约主要表现为直接制约和间接制约两种形式。直接制约是指合作进程间需要相互等待或交换信息，而间接制约通常是因为多个进程共享资源而产生的竞争状态。
临界资源是指在特定时间内只能由一个进程使用的资源，例如打印机、共享变量等。为了保证资源的正确使用，每个进程中访问临界资源的代码被称为临界区。同类临界区指的是所有与同一临界资源相关的临界区。确保临界资源安全访问的原则包括：空闲让进、忙则等待、有限等待和让权等待。这些原则旨在避免进程间的死锁和不一致性，保证系统的正常运行。
同步与互斥是进程控制的两个基本概念。同步是指多个合作进程在关键点上的相互协调，如计算进程与打印进程共享单缓冲区的情况。互斥则是指当一个进程使用资源时，其他试图访问该资源的进程必须等待，直到资源被释放。实现互斥的方法有多种，包括硬件支持和软件算法。
一种常见的互斥算法是利用公共整型变量“turn”来指示允许进入临界区的进程。例如，算法1通过设置turn变量来控制进程P0和P1的交替访问，但这种方法可能导致进程在无须等待时仍然保持等待状态，无法完全满足空闲让进原则。另一种算法是使用标志数组flag，每个元素表示对应进程是否正在执行临界区代码，这种方法虽然可以防止进程同时进入临界区，但同样存在效率问题，因为进程可能因不必要的等待而浪费资源。
除了上述软件算法，硬件支持如信号量机制也是实现互斥访问的有效工具。信号量可以用来表示资源的数量，当资源数量减少到零时，进程会进入等待状态，直到资源可用。在解决像“睡眠的理发师问题”这样的并发问题时，可能需要结合多个信号量来协调进程间的交互。
进程同步与通信是操作系统设计的核心部分，涉及多进程间的协作、资源管理和竞态条件的避免。理解和掌握这些概念以及相应的实现方法对于开发高效、可靠的并发系统至关重要。
