华中科技大学操作系统第四章 并发处理-课件1.ppt

第四章 并发处理 （一）并发程序及特点 （二）进程的基本概念 （三）进程控制 （四）进程互斥 （五）进程同步 （六）线程的基本概念 （一）并发程序及特点 一、顺序程序及特点 1. 什么是程序的顺序执行 一个程序由若干个程序段组成，而这些程序段的执行必须按照严格的先后次序顺序执行。程序的顺序执行称为顺序程序设计。 顺序环境： 在单道计算机系统中只有一个程序在运行，这个程序独占系统中所有资源，其执行不受外界影响. 2. 程序顺序执行的特点 （1）程序执行的顺序性（大多数程序都具有） 处理机的操作严格按照程序所规定的顺序执行。 （2）程序执行的封闭性 独占资源，执行过程中不受外界影响（由执行环境保证） （3）程序执行结果的可再现性（确定性） 程序执行的结果与初始条件有关，而与执行时间无关。即只要程序的初始条件相同，它的执行结果也是相同的，不论它在什么时间执行，也不管计算机的运行速度。（由封闭性保证） 二. 并发程序及特点 1.并发环境： 在一定时间内物理机器上有两个或两个以上的程序同处于开始运行但尚未结束的状态，并且次序不是事先确定的 例：用下图说明在多道批处理系统中，大量操作执行的先后次序。 讨论： （1）哪些程序段的执行必须是顺序的？为什么？ （2）哪些程序段的执行是可并行的？为什么？ 2. 什么是程序的并发执行 程序并发执行 （定义） 若干个程序段同时在系统中运行，这些程序的执行在时间上是重迭的，一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始，即使这种重迭是很小的，也称这几个程序段是并发执行的。 例：三个并发执行的程序段 3. 并行语句的表示 程序并发执行的描述 cobegin S1;S2;S3;...;SN coend; 提问： 语句S1、S2、S3、...、SN 谁先执行？谁后执行？ 假设有一个程序由S0～Sn+1个语句，其中 S1～Sn语句是并发执行的，程序如下： S0; cobegin S1;S2;S3;...;SN coend; Sn+1; 4. 实例： a 一个循环程序顺序执行的誊抄 算法1： 输入：f 输出：g { while (f 不为空） { input ; output ; } } 由这个程序完成誊抄工作是不会出错的。 实例： b 两个程序并发执行完成誊抄 设有一台标准输入设备（键盘），和一台标准输出设备（显示器或打印机），输入程序负责从标准设备中读取一个字符，送缓冲区中。输出程序从缓冲区中取数据，送标准设备输出。 算法：2 { cobegin while (不为结束符）/* 输入程序段 */ { input; /* 从标准输入设备读入一个数据 */ send; /* 将读入的数据送到bufferf */ } while(不为结束符） /* 输出程序段 */ { receive; /* 从bufferf中取数据 */ output; /* 送打印机输出 */ } coend } ？存在什么问题？ 这两个程序段并发执行时可能出现如下情况： 1、输出程序运行的速度比输入程序快时，有些输出会重复； 2、输入程序执行的速度比输出程序快时，有些数据会丢失。 实例： c 三个并发执行程序的誊抄 假定f系列中有记录 f=(R1,R2,...,Rn) g=() 在誊抄完成后： f=() g=(R1,R2,...,Rn) 算法中： copy≡t=s put ≡ put(t,g) get ≡ get(s,f) 与时间有关的错误 若程序错写成： while(誊抄未完成）{ cobegin copy; put; get; coend } 初始状态： f=(R1,R2,...,Rn) s=() t=() g=() 首先执行get(s,f) f=(R1,R2,...,Rn) s=R1,t=(),g=() 然后，copy,put,get三个程序段并发执行，有六种组合： 1、copy;put;get 导致结果：g=(R1,R2) ? 2、copy;get;put 导致结果：g=(R1,R2) ? 3、put;copy;get 导致结果：g=(R1,R1) ? 4、put;get;copy 导致结果：g=(R1,R1) ? 5