OS-04进程同步与互斥研究报告.pptx

操作系统原理 金 海 溶 blue1879@ 办公室： 2A314 操作系统设计中的核心问题是关于进程和线程的管理 多道程序技术 管理单处理器系统中的多个进程 多处理技术 管理多处理器系统中的多个进程 分布处理技术 管理多台分布式计算机系统 (集群) 中多个进程的执行 §4.1并发进程 进程并发要解决的主要问题 互斥：进程之间的间接制约关系。当一个进程使用某资源时，另一个进程必须等待——并发的基本需求 实现互斥包括软件方法 (“忙等待”技术) 和支持互斥的硬件机制等 同步：进程间的的直接制约关系，进程间的活动有相互依赖和合作的关系 通信：不同进程之间传播或交换信息 进程并发 顺序执行的特性 顺序性，资源独占，可再现性 并发执行的特点： 不可再现性制约性资源共享 回顾顺序执行和并发执行的特点 并发的例子及并发后的问题 并发 在同一时间段内，多个进程同时运行；宏观上并发，微观上顺序执行。 并发后产生了资源的竞争和共享问题，而且进程的执行速度及进程的执行序列都是不可预测的 一个例子 与时间有关的错误 考虑下面一个字符回显的的过程 void echo(){ chin = getchar() ; chout = do(chin); putchar(chout) ; } 从键盘获得输入，每击一下键，输入字符就保存在变量chin中，然后处理后传送给变量chout，并回送显示器 任何程序可以重复地调用此过程，接收用户输入，并在用户的屏幕上显示 与时间有关的错误 考虑一个支持单用户单处理器、多道程序设计系统 将其当作一个共享过程，载入到所有应用程序公用的全局存储区中。这样每个应用程序都能使用这个过程，由于每个应用程序只需使用echo过程的一个副本，从而节省空间 进程间共享主存是非常有用的，它允许进程间有效而紧密的交互，有利于进程的相互通信。但是，共享也可能会带来一些问题 与时间有关的错误 void echo() { chin = getchar() ; chout = do(chin); putchar(chout) ; } 考虑下面的顺序 进程P1调用echo过程，并在getchar函数结束后立即被中断，此时，最近输入的字符x被保存在变量 chin中 进程P2被激活并调用echo过程，echo过程运行得出结果，输入然后在屏幕上显示单个的字符 y 进程P1被恢复。此时chin中值x被写覆盖，因此已丢失，而chin中的值y被传送给chout并显示出来 第一个字符丢失，第2个字符被显示了两次 与时间有关的错误 void echo() { chin = getchar() ; chout = do(chin); putchar(chout) ; } getchar（） chin chout putchar（） P1 P2 getchar（） X X getchar（） Y Y Y putchar（） Y Y Y ？ echo 与时间有关的错误 错误原因之1： 进程执行交叉; 错误原因之2： 涉及公共变量(chin和chout)。 解决方案：一次只允许一个进程调用echo过程： 进程P1调用echo过程，并在getchar函数结束后立即被中断，此时，最近输入的字符x被保存在变量chin中 进程P2被激活并调用echo过程。但是，由于P1仍然在echo过程中，尽管当前P1处于就绪状态，P2仍被阻塞，不能进入这个过程。因此，P2被阻塞，等待echo过程可用 一段时间后进程P1被恢复，完成echo的执行，显示出正确的字符x P1退出echo后，解除了P2的阻塞，P2被恢复，成功地调用echo过程 与时间有关的错误 void echo() { chin = getchar() ; chout = do(chin); putchar(chout) ; } P1 void echo() { chin = getchar() ; chout = do(chin); putchar(chout) ; } P2 资源 正忙 唤 醒 由此可见，解决共享资源的保护，唯一的办法是互斥的使用共享资源（如变量，代码等） 即：一次只允许一个进程访问共享资源 临界资源和临界区： 临界资源 某些在一段时间内只允许一个进程使用的共享资源称为临界资源 临界区（段） 访问临界资源的程序段称为临界区。即互斥执行的程序段 进程同步与互斥 进程P1和P2共享同一打印机资源，其操作流程如下： p1: entry code?使用打印机?ex