1、进程的相互作用

（1）① 独占式竞争 —— 所竞争的资源通常需要独占，eg：CPU、打印机。

② 协作式竞争 —— 进程间对共享对象使用权的竞争，能够遗失到对方的存在。

必须限制对共享对象的使用，保证对a、b修改的原子性。

③ 协作 —— 知道对方的存在，且通过相互通信来交换信息、协调工作

④ 组合式作用 —— 有协作、有通信、有共享、有竞争。

（2）归纳：进程间的作用 —— 互斥（独占、竞争） 、同步（协作）

① 互斥：需保证独爱独占式资源的互斥使用。保护资源，需封闭，用锁

② 具有同步关系的进程在执行时间上有明确要求的顺序。合作，需开放，用信号量。

生产者和消费者问题。

（3）临界资源（互斥资源）：一次只允许一个进程使用的资源。

临界区：进程中访问临界资源的程序片段。

2、纯软件实现（略，见ppt）

五个例子。

为保证对临界资源的互斥访问，在进入临界区前需：检查（是否有别的进程在临界区）、设置（自己即将进入临界区）

这两个操作应该是原子的。 --> ①关中断 ； ② 在一条指令中完成检测与设置操作  （均需硬件支持）

3、硬件辅助实现

（1）关中断

异常无法关闭，可尽量避免；陷入是进程自己请求的，不存在插入其他指令的问题；主要关外部中断。

进临界区时保存中断状态，然后关中断；出临界区时恢复中断状态。

（2）特殊指令

4、锁🔐

锁是一种最简洁的互斥手段，通常用于保护时间很短的临界资源。

用简单的忙等测试实现的锁叫自旋锁

临界区不应允许中断，不应出现进程切换、自旋锁不能嵌套使用。

5、信号量/灯（分析实例见 ppt，只记录一点知识点）

（1）锁保护的临界区必须很小，针对因资源竞争造成的长等待问题 --> 信号量

为临界资源建立状态标识和等待队列；为临界区建立入口P操作和出口V操作。

对信号量和等待队列的修改也需要保护（因为也是临街资源），一般用锁

（2）P 中，count 代表资源区剩的位置；V 中，count代表临界区中有的进程数。

若将信号量初值设为1，可以实现互斥：（P1进去，P2、P3等待，P1出，V 操作加1，count 为负，就换一个进去）

一个信号量可以保护多个临界资源，将信号量的初值设为临界资源的个数。若信号量为 n，则前 n 个 P 操作会成功，后面的P 操作会将进程挂起，直到被其他 V 操作唤醒。

（3）进程同步：控制两个进程的执行顺序，确保只有一个进程完成动作 A 之后，另一个进程才开始动作 B。

将信号量初值设为0，V 执行了，加过了，P2中进行 P 操作，减之后仍>=0，可以执行（P1执行后 P2可以执行）。若 P2先执行了 P 操作，S2进入等待，等 P1中S1做完后进行 V 操作，加了，P2中的 P 就可以成功了。（P2之前必须 P1）。

初值 n（n>0），也可以进程同步，动作 A 最多比动作 B 多做 n次。

（4）总结：

互斥使用时，P、V 操作在同一个进程中；同步使用时，P、V 在不同进程汇总。

信号量——初值1，可以实现互斥；初值为0，尅实现同步；初值大于1，可以实现进程间的计数同步。

信号 量规定了可以超前完成的动作数或者同时使用资源的进程数。

信号量  >0，表示当前可用的资源个数；<0，绝对值表示等待资源的进程数；=0，表示无可用资源，也无等待资源的进程。

PPT 上一堆例子🌰

信号量 ucore 实现。

信号量题型方法：

首先分析几个生产者（进程），几个消费者（进程），几个缓冲区，几个信号量。

首先解决互斥问题 --> 设疑个信号量初值为1，然后两个进程均为 P -> S -> V 的结构。然后解决同步问题，几个P 和 V 子啊两个进程中分别放一个，且 V 在下面，P在上面，都在互斥的 PV 外面，找准信号量设成多少。把 V 到 P 的箭头画出来进行分析。

信号量 为 n —— 进程计数同步，A 比 B 最多多做 n 次。

6、睡眠与唤醒

sleep( )将进程设置为睡眠状态，请求调度，让出 CPU，可以带一个参数，指定最长睡眠时间，到时间进程会自动醒来。

wakeup( )唤醒一个正在睡眠的进程，可以带一个参数指出要唤醒的进程。

若将等待队列与睡眠条件包装在一起，就形成了一种新的同步机制 --> 条件变量