操作系统是计算机系统中最重要的控制管理中心，它的重要特征是进程的并发性。引入进程的并发性以后，诸进程可以并发执行，并以各自独立的速度向前推进，这使得资源利用率和系统的吞量都得到了提高，同时也提升了系统的性能。但是由于它们共享系统资源并协同工作，使进程之间产生了错综复杂的相互制约关系，使程序执行出现了“混乱”(异步性)。为使并发执行的进程能有效地共享资源、相互合作、使程序执行具有可再现性，为此需要合 理的控制和协调才能正确运行。操作系统提供了进程同步机制来解决这些问题，保证了系统中所有进程的正常活动。

《计算机操作系统》实验指导书 实验类别： 课内实验 实验课程名称： 计算机操作系统实验室名称：计算机科学与技术专业实验室 实验课程编号： N02140113 总 学 时： 8 学 分： 4.5 适用专业： 软件工程 先修课程： 计算机导论及操作、计算机硬件 实验一 进程同步控制 1、开发语言及实现平台或实验环境 C++/JAVA Turbo C / Microsoft Visual Studio 6.0 / Microsoft Visual Studio .NET 2010 2、实验目的 （1）加强对进程概念的理解,尤其是对进程的同步与互斥机制的理解。 （2）分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥与同步的方法。 3、实验要求 （1）理解利用进程控制机制； （2）理解利用信号量进行进程同步控制原理； （3）使用某种编程语言进行模拟实现生产者-消费者进程。 4、实验原理 （注意：这个仅是个例子，仅供参考） 生产者-消费者问题描述的是：有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为使生产者进程与消费者进程能够并发执行，在两者之间设置了一个具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将它所生产的产品放入一个缓冲区中；消费者进程可以从一个缓冲区中取走产品去消费。尽管所有的生产者和消费者进程都是以异步方式运行的，但它们之间必须保持同步，即不允许消费者进程到一个空缓冲区去取产品；也不允许生产者进程向一个已经装满产品的缓冲区中投放产品。 这是一个同步与互斥共存的问题。 生产者—消费者问题是一个同步问题。即生产者和消费者之间满足如下条件： (1) 消费者想接收数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是满的。 (2) 生产者想发送数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是空的。 故设置两个信号量： (1) empty：说明空缓冲区的数目，初值为有界缓冲区的大小N。 (2) full：说明已用缓冲区的数目，初值为０。 由于有界缓冲区是临界资源，因此，各生产者进程和各消费者进程之间必须互斥执行。故设置一个互斥信号量mutex，其初值为１。