孙钟秀操作系统PPTch3-3.1并发进程.pptVIP

并发性举例 例如：有两个进程A(a1、a2、a3)和B(b1、b2、b3) 执行 顺序执行： a1、a2、a3、 b1、b2、b3 交替执行：a1、 b1、 a2、 b2、 a3、 b3 从宏观上看，并发性反映一个时间段中几个进程都在同一处理器上，处于运行还未运行结束状态 从微观上看，任一时刻仅有一个进程在处理器上运行。 表示并发执行的语句 S0； Cobegin S1；S2；…；Sn Coend Sn+1 并发的实质 ※并发的实质是一个处理器在几个进程之间的多路复用 ※并发是对有限的物理资源强制行使多用户共享，消除计算机部件之间的互等现象，以提高系统资源利用率。 顺序执行 while(1) { input，process，output } 并发执行 while(1) { input，send } while(1) { receive，process，send } while(1) { receive，output } 图 图 78 输入机 处理器 磁带机 130 150 228 306 208 286 384 364 时 间 处理器利用率：（52 * n） /（78*n+52+20）= 67% 并发进程 并发进程分类：无关的，交互的。 无关的并发进程：一组并发进程分别在不同的变量集合上操作，一个进程的执行与其他并发进程的进展无关。 交互的并发进程，共享某些变量，一个进程的执行可能影响其他进程的执行结果，并发的进程之间具有制约关系。 程序并发执行的特点： 间断性 失去封闭性 不可再现性 程序与计算不再一一对应 两个并发进程共用了一个公共变量N，N＝10 程序A . . N=N+1; . . 程序B . Print(N); N=0; . . （1） Print(N); N=N+1; N=0; （2 ）N=N+1; N=0; Print(N); （3） N=N+1; Print(N); N=0; Bernstein条件 并发进程的无关性是进程的执行与时间无关的一个充分条件，又称为Bernstein条件。 R(pi)={a1,a2,…an}，表示程序pi在执行期间引用的变量集（读集） W(pi)={b1,b2,…bm}，表示程序pi在执行期间改变的变量集（写集） 若两个程序的读集和写集满足以下关系: R(p1)∩W(p2)∪R(p2)∩W(p1)∪W(p1)∩W(p2)={} 则并发进程的执行与时间无关。 Bernstein条件举例 例如，有如下四条语句： S1: a := x + y S2: b := z + 1 S3: c := a – b S4: w := c + 1 于是有： R(S1)={x,y}, R(S2)={z}，R(S3)={a,b}，R(S4)={c}； W(S1)={a}, W(S2)={b}，W(S3)={c}， W(S4)={w}。 S1和S2可并发执行，满足Bernstein条件。其他语句并发执行可能会产生与时间有关的错误。 并发程序设计的优点 对于单处理器系统,可让处理器和各I/O设备同时工作,发挥硬部件的并行能力。 对于多处理器系统,可让各进程在不同处理器上物理地并行，加快计算速度。 简化了程序设计任务。 采用并发程序设计的目的 充分发挥硬件的并行性，提高系统效率。硬件能并行工作仅有了提高效率的可能性，硬部件并行性的实现需要软件技术去利用和发挥，这种软件技术就是并发程序设计。 并发程序设计是多道程序设计的基础，多道程序的实质就是把并发程序设计引入到系统中。 与时间有关的错误 对于一组交往的并发进程，执行的相对速度无法相互控制，各种与时间有关的错误就可能出现。 与时间有关错误的表现形式： 结果不唯一 永远等待 （结果不唯一）购买车票问题 process Ti ( i = 1, 2 ) var Xi:integer; begin {按旅客定票要求找到Aj}； Xi := Aj; if Xi=1 then begin Xi:=Xi-1; Aj:=Xi;{输出一张票}； end else {输出票已售完}； end; 设有如下执行顺序： T1: x1:=Aj x1=m(m0) T2: x2:=Aj x2=m(m0) T2: x2:=x2-1; Aj:=x2 Aj=m-1 T1: x1:=x1-1; Aj:=x1 Aj=m-1 结果：