进程的同步和异步、进程互斥

一、进程同步和异步 

1. 同步（Synchronous）： 同步指的是程序按照顺序执行，一个操作完成后才能进行下一个操作。在多进程或多线程的环境中，同步意味着一个进程（或线程）在执行某个任务时，其他进程（或线程）必须等待直到这个任务完成，然后才能继续执行。例如，在多线程编程中，如果一个线程在执行一个耗时的操作，其他线程就会被阻塞，直到该操作完成。这有助于确保数据的一致性，但可能导致程序的性能下降。

2. 异步（Asynchronous） 异步指的是程序可以在执行某个任务时同时执行其他任务，而不需要等待前一个任务完成。在异步编程中，一个任务的执行不会阻塞其他任务的执行。在异步编程中，常使用回调函数、Promise、async/await 等机制来处理异步操作。这有助于提高程序的性能，特别是在涉及网络请求、文件操作等可能耗时的任务时。

同步亦称直接制约关系，它是指为完成某种任务而建立的两个或多个进程，这些进程因为需要在某些位置上协调它们的工作次序而产生的制约关系。进程间的直接制约关系就是源于它们之间的相互合作。 

二、进程互斥

• 进程同步和异步通常用于控制任务的执行顺序，而进程互斥用于管理对共享资源的访问，防止并发访问导致数据不一致或其他问题。
• 异步编程可能涉及到回调、Promise、async/await 等机制，而同步编程可能会使用阻塞或非阻塞的调用方式。
• 在实际应用中，常常需要综合考虑同步、异步和互斥的机制，以确保多任务之间的正确协作和共享资源的安全访问。

 三、 进程互斥软件方法实现

 1. 单标志法

单标志法是一种简单的进程互斥方法，基于共享的标志来确保在任意时刻只有一个进程能够访问临界区（共享资源）。

1. 共享标志： 创建一个共享的标志，通常是一个全局的布尔变量。

2. 进程检查标志： 进程在进入临界区之前，首先检查标志的状态。

3. 进程进入临界区： 如果标志为假（表示临界区未被占用），则进程将标志设为真，表示临界区现在被占用，然后进入临界区执行相应的操作。

4. 进程离开临界区： 进程在完成对临界区的操作后，将标志重新设为假，表示临界区已经空闲。

          这种方法的主要问题是忙等待，即在等待标志变为假的过程中，进程需要不断地检查标志状态，占用了系统资源。为了解决这个问题，可以使用其他更复杂的同步机制，如信号量或互斥锁，这些机制可以在标志为假之前将进程挂起，不再需要忙等待。 

2. 双标志先检查法 

       "双标志先检查法" 是一种常见的进程互斥方法，通常用于多线程或多进程编程中，以确保在共享资源上的互斥访问。在这种方法中，使用两个标志来实现互斥，其中一个标志用于指示是否可以进入临界区，另一个标志用于指示是否有其他线程或进程正在访问临界区。

 3. 双标志后检查法

 4. Peterson算法

Peterson算法是一种用于实现两个进程之间互斥访问临界区的经典算法，由Gary L. Peterson于1981年提出。该算法基于两个关键的共享变量，它使用“轮流使用共享资源”和“意向表示”两个概念来确保互斥访问。

 四、 进程互斥的硬件实现方法

1. 中断屏蔽方法

2. TestAndSet指令

3. Swap指令