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在操作系统中，多个进程并发执行，因此进程间必然存在资源共享和相互合作的问题。
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一般情况下，一个进程相对于另一个进程的速度是不可预测的，也就是说，进程之间是异步运行的。为了成功地协同工作，有关进程在某些确定的点上应当保持同步：一个进程到达了这些点后，除非另一进程已经完成了某个活动，否则就停下来，等待该活动结束。
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同步是指进程之间的一种协同工作关系，使这些进程相互合作，共同完成一项任务。进程间的直接相互作用构成进程的同步。同步机制应满足的基本要求是：有描述能力、可以实现、效率高、使用方便。
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在多道系统中，各进程可以共享各类资源，但有些资源一次只能供一个进程使用。这种资源称为临界资源，如打印机、公共变量、表格等。互斥是要保证临界资源在某一时刻只被一个进程访问。
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临界区是进程中对临界资源实施操作的那段程序。对互斥临界区管理的原则是：有空即进、无空则等、有限等待、让权等待。
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信号量机制是一种有效的进程同步与互斥工具。目前主要有：整型信号量、记录型信号量、信号量集机制。
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信号量是一个整型变量，根据控制对象的不同被赋予不同的值。信号量分为两类：公用信号量，实现进程间的互斥，初值为1或资源的数目；私用信号量，实现进程间的同步，初值为0或某个正整数。
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信号量S的物理意义：S≥0表示某资源的可用数，若S<0，则其绝对值表示阻塞队列中等待该资源的进程数。
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除了设置初值外，对信号量只能进行特殊的操作：P操作和V操作。P操作和V操作都是不可分割的原子动作，也称为原语，其中P操作表示申请一个资源，V操作表示释放一个资源。
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P操作和V操作都是原语。利用信号量S的取值表示共享资源的使用情况。在使用时，把信号量S放在进程运行的环境中，赋予其不同的初值，并在其上实施P操作和V操作，以实现进程间的同步与互斥。
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P（S）:①S=S-1；②若S<0，则该进程进入S信号量的队列中等待。
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V（S）:①S=S+1; ②若S≤0，则释放S信号量队列上的一个等待进程，使之进入就绪队列。
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当S>0时，表示还有资源可以分配；当S<0时，其绝对值表示信号量等待队列中进程的数目。每执行一次P操作，意味着要求分配一个资源；每执行一次V操作，就意味着释放一个资源。
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令信号量mutex的初值为1，进入临界区时执行P操作，退出临界区时执行V操作，于是临界区就改写成下列形式的代码段：
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由于mutex初值为1, P、V是原子操作，可以实现互斥。
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P操作和V操作是用来协调进程间关系的，编程较困难、效率低，而且没有信息交换，故常称为低级通信原语。交换的信息量多时要引入高级通信原语，进程高级通信的类型主要有如下几种。
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（1）共享存储系统：相互通信的进程共享某些数据结构或存储区，以实现进程之间的通信。
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（2）消息传递系统：进程间的数据交换以消息为单位，程序员直接利用系统提供的一组通信命令（原语）来实现通信，如Send（A）、Receive（A）。
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（3）管道通信：所谓管道，是指用于连接一个读进程和一个写进程，以实现它们之间通信的共享文件（pipe文件）。向管道（共享文件）提供输入的发送进程（即写进程），以字符流的形式将大量的数据送入管道；而接收进程可从管道接收大量的数据。由于通信是采用管道的方式，所以叫管道通信。
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