操作系统原理 ——Chapter4 进程同步与进程通信.ppt

再次说明：程序的制约方式 间接制约方式 这是由于竞争相同资源而引起的，得到资源的程序段可以投入运行，而得不到资源的程序段就是暂时等待，直至获得可用资源时再继续运行。 直接制约方式 这通常是在那些逻辑上相关的程序段之间发生的，一般是由于各种程序段要求共享信息引起的。 进程的同步（直接作用） 进程的同步： 指系统中多个进程中发生的事件存在某种时序关系，需要相互合作，共同完成一项任务。 具体说，一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息，在未获得消息之前，该进程处于等待状态，获得消息后被唤醒进入就绪态 进程的互斥（间接作用） 互斥 由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥 临界资源： 系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量 “司机－售票员”问题（同步） Spooler目录问题（互斥） Spooler目录问题（互斥） 进程同步 1 概念 概念 临界资源与临界区 While ( 1 ) { …… entry_section; //申请进入 critical_section; //临界区 exit_section; //声明退出 ……… } 临界资源-生产者与消费者问题 问题描述 一个有限空间的共享缓冲区，负责存放货物 生产者向缓冲区中放物品，缓冲区满则不能放 消费者从缓冲区中拿物品，缓冲区空则不能拿 临界资源-生产者与消费者问题 缓冲池：数组表示，具有n个(0，1，…，n-1)缓冲区 输入指针in：指示下一个可投放产品的缓冲区 输出指针out：指示下一个可从中获取产品的缓冲区 缓冲池采用循环组织，故： 输入指针加1表示成 in:= (in+1)mod n； 输出指针加1表示成out:= (out+1) mod n。 当 (in+1) mod n=out时表示缓冲池满；而in=out则表示缓冲池空。 整型变量counter：生产者进程投放产品使counter加1；消费者进程取走产品使counter减1。 临界资源-生产者与消费者问题 生产者进程 producer: repeat produce an item in nextp； while counter=n do no-op； buffer［in］:=nextp； in:=in+1 mod n； counter:=counter+1； until false； 临界资源-生产者与消费者问题 问题的出现 两个进程共享变量counter。生产者对它做加1操作，消费者对它做减1操作，这两个操作在用机器语言实现时， 常可用下面的形式描述： 临界资源-生产者与消费者问题 问题的出现 两个进程共享变量counter。生产者对它做加1操作，消费者对它做减1操作，这两个操作在用机器语言实现时， 常可用下面的形式描述： 临界资源-生产者与消费者问题 1 进程同步的基本概念 空闲让进： 当无进程在互斥区时，任何有权使用互斥区的进程可进入 忙则等待： 不允许两个以上的进程同时进入互斥区 有限等待： 任何进入互斥区的要求应在有限的时间内得到满足 让权等待： 处于等待状态的进程应放弃占用CPU，以使其他进程有机会得到CPU的使用权 2 信号量机制 整型信号量 基本信号量原理 P操作 wait（S）： while S≤0 do no-op S:＝S－1; V操作 signal（S）： S:＝S＋1; 2 信号量机制 记录型信号量 解决忙等问题，实现让权等待 记录所有等待同一资源的进程 2 信号量机制 AND型信号量集是指同时需要多种资源且每种占用一个时的信号量操作 AND型信号量集的基本思想：在一个原语中申请整段代码需要的多个临界资源，要么全部分配给它，要么一个都不分配 AND型信号量集P原语为Swait AND型信号量集V原语为Ssignal 2 信号量机制 信号量集 ？？？ 2 信号量机制 整型信号量 基本信号量原理 记录型信号量 多个进程申请同一类资源 AND型信号量 同一进程申请多个不同资源 信号量集 同一进程申请多个同类资源 多个进程申请多个不同资源 2 信号量机制 信号量按联系进程的关系分成二类： 公用信号量（互斥信号量） 私用信号量（同步信号量） 软件方法 临界区标志法 进程数组标志法1 进程数组标志法2 双标志法 硬件方法 缺陷 信号量机制 例题补充与讲解：1 知识点：进程的前趋图 题目： 已知一个求值公式如下所示，如果A、B已赋值，请画出该公式求值过程的前趋图 思路： 分辨可以并发进行的运算 保存计算的中间结果