计算机操作系统-进程同步与通信.ppt

计算机操作系统第三章进程同步与通信3.1进程互斥和同步在多道程序系统中，由于资源共享和进程合作，使各进程之间存在两种类型的制约关系：
（1）间接制约关系（互斥）
（2）直接制约关系（同步）
进程同步指多个相关进程在执行次序上的协调，用于保证这种关系的相应机制称为进程同步机制
互斥指进程之间竞争使用某种资源3.1.1互斥算法3.1.1.1临界资源举例1：共享变量的修改冲突举例2：竞争条件RaceCondition假定初始状态下count=5
S0:producerexecuteregister1=count{register1=5}S1:producerexecuteregister1=register1+1{register1=6}S2:consumerexecuteregister2=count{register2=5}S3:consumerexecuteregister2=register2-1{register2=4}S4:producerexecutecount=register1{count=6}S5:consumerexecutecount=register2{count=4}竞争条件racecondition举例3操作顺序冲突有6种可能的操作顺序，只有一种结果是正确的。进程的交互关系：可以按照相互感知的程度来分类3.1.1.2临界区的访问过程临界区(criticalsection)：进程中访问临界资源的一段代码。
进入区(entrysection)：在进入临界区之前，检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区，通常设置相应"正在访问临界区"标志
退出区(exitsection)：用于将"正在访问临界区"标志清除。
剩余区(remaindersection)：代码中的其余部分。3.1.1.3同步机制应遵循的准则3.1.1.4进程互斥的硬件方法利用TS实现进程互斥硬件方法的优点
适用于任意数目的进程，在单处理器或多处理器上
简单，容易验证其正确性
可以支持进程内存在多个临界区，只需为每个临界区设立一个布尔变量
硬件方法的缺点
等待要耗费CPU时间，不能实现"让权等待"
可能"饥饿"：从等待进程中随机选择一个进入临界区，有的进程可能一直选不上
可能死锁3.1.2信号量(semaphore)3.1.2.1信号量和P、V原语信号量数据结构的定义1.P原语wait(s)2.V原语signal(s)3.利用信号量实现互斥4.利用信号量来描述前趋关系3.1.2.2信号量集Swait(S1,S2,…,Sn) //P原语；

if(S1>=1andS2>=1and…andSn>=1)
//满足资源要求时的处理；
fori=1tondoSi=Si-1;
//注：与wait的处理不同，这里是在确信可满足
//资源要求时，才进行减1操作；
endfor;

else
//某些资源不够时的处理；
调用进程进入第一个小于1信号量的等待队列Sj.Ｌ;
阻塞调用进程;
endifSsignal(S1,S2,…,Sn)

fori=1tondo
Si:=Si+1; //释放占用的资源；
for(eachprocessPwaitinginSi.Ｌ)
//检查每种资源的等待队列的所有进程；

从等待队列Si.Ｌ中取出进程P;
if(判断进程P是否通过Swait中的测试)
//注：与signal不同，这里要进行重新判断；
begin //通过检查（资源够用）时的处理；
进程P进入就绪队列;
end
else//未通过检查（资源不够用）时的处理；
进程P进入某等待队列；
endif
endfor
endfor2.一般“信号量集”Swait(S1,t1,d1;...;Sn,tn,dn);//P原语；
if(S1>=t1and….Sn>=tn)then
//满足资源要求时的处理；
fori=1tondo
Si=Si-di;
endfor;
else
//某些资源不够时的处理；
调用进程进入第一个小于tj信号量的等待队列Sj.queue;
阻塞调用进程;
endif
Ssignal(S1,d1;...;Sn,dn);
fori=1tondo
Si:=Si+di; //释放占用的资源；
for(eachprocessPwaitinginSi.queue)
//检查每种资源的等待队列的所有进程；

从等待队列Si.L中取出进程P;
if(判断进程P是否通过Swait中的测试)
//注：与signal不同，这里要进行重新判断；
begin //通过检查（资源够用）时的处理；
进程P进入就绪队列;
end
else//未通过检查（资源不够用）时的处理；
进程P进入某等待队列；
endif
endfor
endfor
3.1.3经典进