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第五章并行性：互斥和同步

为了充分利用计算机各局部的能力，

使之并行运行以提高计算机系统的效率

和性能，计算机界一直在坚持不懈地、

不遗余力地开展并行技术。近几十年来，

随着多道程序设计、多处理器系统、分

布式处理系统技术的开展，操作系统的

并行技术不断完善。

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n掌握

n程序顺序执行和并行执行的含义和特点

n并行执行的表示方法

n临界段的定义、目的、设计原那么

n同步和互斥的含义、实现方式

n信号量机制：信号量定义、物理意义、信号

量的使用〔互斥、同步、生产者/消费者，

阅读者/写入者等〕。

n进程通信

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多道程序设计根底——并行程序设计

n并行程序设计

n进程间的同步和互斥

n同步和互斥的执行工具

n同步机构在实际程序设计中的应用

n进程通信

n*管程

n*WindowsNT中的同步和互斥机制

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1、程序的顺序执行

n处理机逐条的一次只执行一条指令

n主存储块一次只访问一个字或字节

n外设一次只能传送一个数据块

n传统程序设计方法：顺序程序执行

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程序的顺序执行

n概念:

n一个程序由假设干个程序段组成，而这

些程序段的执行必须是顺序的，这种程

序执行的方式就称为程序的顺序执行。

n例如：

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程序顺序执行的特点

n顺序性

n处理机严格按照程序所规定的顺序执行，即每个

操作必须在下一个操作开始之前结束。

n封闭性

n程序一旦开始执行，其计算结果不受外界的影响，

当程序的初始条件给定之后，其后的状态只能由

程序本身确定，即只有本程序才能改变它。

n可再现性

n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

果是相同的，不管它在什么时间执行，也不管计

算机的运行速度。编辑ppt

多道程序环境程序设计思想：

并行程序设计

n例：在系统中有n个作业，每个作业都有三个

处理步骤，输入数据、处理、输出，即

I,C,P(i=1,2,3,...,n)。

iii

n这些作业系统中执行时是对时间的偏序，有些操作

必须在其它操作之前执行，这是有序的，但有些操

作是可以同时执行的。

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n例如:

I1、C1、P1的执行必须严格

按照I1，C1，P1的顺序，

而P1与I2，C1与I2,I3

与P1是可以同时执行的。

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n程序并行执行〔定义〕

n假设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行执行的。

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程序并行性的表示之一：有向图

SSS

FFF

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程序并行性的表示之二：并行语言

n并行语言：并行PASCAL，CSP/K语言，MODULA语言，

扩充的Ada等.

n并行语句记号:

n