实时操作系统同步互斥与通信.pptx

实时操作系统同步(tóngbù)互斥与通信并发的进程之间的协作(xiézuò)包括如下类型：
进程互斥
多个进程不能同时使用同一个资源，某个进程使用该资源时，其他进程必须等待。保证各个进程不同时进入临界区，有效访问临界资源。
进程同步
多个进程的调用存在时序关系，某些进程的执行必须先于另一些进程。保证进程运行的合理顺。
进程通信
多个进程之间传递消息。
互斥和同步是进程并发的两个要素
ISRx进程(jìnchéng)互斥与同步考虑一个支持单用户单处理器、多道程序设计系统
将其当作一个共享过程，载入到所有应用程序公用的全局存储区中。这样每个应用程序都能使用这个过程，由于每个应用程序只需使用echo过程的一个副本，从而节省(jiéshěng)空间
进程间共享主存是非常有用的，它允许进程间有效而紧密的交互，有利于进程的相互通信。但是，共享也可能会带来一些问题getchar（）P1在单处理器平台上，嵌入式操作系统内核提供的同步、互斥与通信机制主要包括：
信号量（semaphore），用于互斥与同步
事件（组）（eventgroup），用于同步
异步信号（asynchronoussignal），用于同步
邮箱(yóuxiāng)（mailbox）、消息队列（messagequeue），用于消息通信
管道（pipe），提供非结构化数据交换和实现同步忙等待模型
持续检查一个变量，直到它可用为止
睡眠-唤醒模型
通过PV原语操作保证进程间的互斥
消息传递模型
通过消息传送(chuánsònɡ)系统实现多进程之间的互斥第一节信号量临界(línjiè)资源和临界(línjiè)区进程P1和P2共享同一打印机资源，其操作流程如下(rúxià)：
p1:entrycode使用打印机exitcode
p2:entrycode使用打印机exitcode
系统打印机即为——临界资源
P1和p2的访问临界资源打印机的代码即为——临界区临界区的进入准则
空闲让进：临界资源空闲时，允许进程进入临界区
忙着等待：临界资源正在被访问时，其他需要进入临界区的进程必须等待
有限等待：保证进程在有效的时间内进入临界区，避免(bìmiǎn)“死等”
让权等待：当进程不能进入临界区时，应立即释放处理机，以免其它进程“忙等”进程互斥进入临界区的实现方法
硬件方法
禁止中断
在进程进入临界区之后，禁止该进程中断
专用机器指令
TS指令，Swap指令
软件(ruǎnjiàn)方法
信号量和PV操作信号量是一个数据结构，其定义(dìngyì)如下：
structsemaphore
{
intvalue;
structPCB*queue;
}

信号量semaphore包括一个整型值和一个等待队列。信号量只能通过P原语和V原语访问。什么(shénme)是信号量P原语——P(S)
S:=S-1；
如果S>=0，则表示有资源，该进程继续执行；
如果S<0，则表示已无资源，执行原语的进程被置成阻塞状态，并使其在S信号量的队列中等待(děngdài)，直至其他进程在S上执行V操作释放它为止P原语P原语操作原型(yuánxíng)
voidwait(semaphores)//
{
s.value=s.value–1;
if(s.value<0)
block(s.queue);//阻塞进程
}V原语——V(S)
S:=S+1
如果S>0，则该进程继续执行
如果S<＝0，说明有进程被挂起，则唤醒一阻塞进程，即从S信号量的等待队列首摘下一个PCB，将其置为就绪(jiùxù)状态，执行V(S)者继续执行
P操作可能会引起进程的阻塞，V操作不会引起本身进程状态的变化，但可能唤醒其他进程，使其从阻塞状态转变到就绪(jiùxù)状态V原语V原语操作原型
voidsignal(semaphores)
{
s.value=s.value+1;
if(s.value<=0)
wakup(s.queue);//唤醒(huànxǐng)进程
}P原语的作用
申请临界(línjiè)资源，如果该资源正被其他进程使用，则等待。
V原语的作用
释放临界(línjiè)资源，如有其他进程等待该资源，则唤醒。

使用PV原语可以解决进程的互斥和同步哲学家就餐(jiùcān)问题

为克服死锁危险，可以再另买5跟筷子(一个更卫生的解决方案)或者教会哲学家仅用一跟筷子吃面
另一种方法是，考虑增加一位服务员，他只允许4位哲学家同时坐上餐桌吃饭(chīfàn)，由于最多有4位哲学家就座，因而至少有一位哲学家可以拿到两跟筷子，这里再次使用了信号量。类似资源(zīyuán)定序的解决方案：
规定哲学家取筷子的顺序：单号哲学家先取右边的筷子再取左边的筷子；双号哲学家先去左边的筷子再取右边的筷子。
在取第一根筷子时总有哲学家没拿到筷子，