操作系统教程(第3版) (2).ppt

3.1并发进程 3.1.1顺序程序设计 3.1.2进程的并发性 3.1.3与时间有关的错误 3.1.4进程的交互（Interaction Among Processes）：协作和竞争 进程的顺序性 一个进程在顺序处理器上的执行是严格按序的，一个进程只有当一个操作结束后，才能开始后继操作 顺序程序设计是把一个程序设计成一个顺序执行的程序模块，顺序的含义不但指一个程序模块内部，也指两个程序模块之间。 顺序程序设计特点 程序执行的顺序性 程序环境的封闭性 程序执行结果的确定性 计算过程的可再现性 顺序程序设计例子 while(1) { input，process，output } 进程的并发性(1) 进程执行的并发性：一组进程的执行在时间上是重叠的 并发性举例：例如：有两个进程A(a1、a2、a3)和B(b1、b2、b3)并发执行 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。 进程的并发性(2) 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。 无关的并发进程 并发进程分类：无关的，交往的。 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。 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。 Bernstein条件 R(pi)={a1,a2,…an}，程序pi在执行期间引用的变量集 W(pi)={b1,b2,…bm}，程序pi在执行期间改变的变量集 若两个程序的变量集交集之和为空集： 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。 交往的并发进程(1) 交往的并发进程：一组并发进程共享某些变量，一个进程的执行可能影响其他并发进程的结果。 并发程序设计的例子 while(1) { input，send } while(1) { receive，process，send } while(1) { receive，output } 并发程序设计特征 并发程序设计是：把一个程序设计成若干个可同时执行的程序模块的方法。 并发程序设计的特征： 并发性、 共享性、 制约性、 交互性。 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）机票问题 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; （永远等待）内存管理问题 procedure borrow (var B:integer) begin if Bx then {申请进程进入等待队列等主存资源} x:=x-B; {修改主存分配表，申请进程获得主存资源} end; procedure return (var B:inte