进程互斥与同步互斥课件.ppt

4.4 进程之间的约束关系程序并发执行的相互制约间接的相互制约关系 资源共享（竞争资源系统）直接的相互制约关系 公共变量（进程协作）341.1.进程互斥的概念进程互斥的概念临界资源临界资源 例1：x代表某航班机座号，p1和p2两个售票进程，售票工作是对变量x加1。这两个进程在一个处理机C上并发执行，分别具有内部寄存器r1和r2。35例2：两个进程共享一个变量x 两个进程共享一个变量x时，两种可能的执行次序：A：p1：r1:=x；r1:=r1+1；x:=r1；p2：r2:=x；r2:=r2+1；x:=r2；设x的初值为10，两种情况下的执行结果：情况A：x=10+2 情况B：x=10+1 B：p1：r1:=x；r1:=r1+1；x:=r1；p2：r2:=x；r2:=r2+1；x:=r2；36 一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。硬件：如输入机、打印机、磁带机等 软件：如公用变量、数据、表格、队列等每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。x:=x+1;csa 进程A 进程B x:=x+1;csb 37互斥互斥 在操作系统中，当某一进程正在访问某一存储区域时，就不允许其他进程来读出或者修改存储区的内容，否则，就会发生后果无法估计的错误。进程间的这种相互制约关系称为互斥。x:=x+1;csa 进程A 进程B x:=x+1;csb 间接制约由于共享某一公有资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象，称为由共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约。受间接制约的类中各程序段在执行顺序上是任意的。间接制约的几个进程是互斥关系使用临界区应遵守的原则各进程享有独立，平等的竞争共享资源的权利。某个进程不在临界区，不阻止其他进程进入排它性，只能有一个进程进入临界区有限等待，某个进程申请使用临界区后，必须在有限的时间内离开。382.2.进程同步的概念进程同步的概念什么是进程同步 什么是进程同步 并发进程在一些关键点上可能需要互相等待与互通消息，这种相互制约的等待与互通消息称为进程同步。进程同步的例 进程同步的例 病员就诊 看病活动：要病人去化验；等化验结果；继续诊病；化验活动：需要进行化验?进行化验；开出化验结果；39共享缓冲区的计算进程与打印进程的同步 计算进程 cp和打印进程 iop公用一个单缓冲 缓冲区bufiop cpABCDA B C D10直接制约一组在异步环境下的并发进程，各自的执行结果互为对方的执行条件，从而限制各进程的执行速度的过程称为并发进程间的直接制约。直接制约的进程之间是同步关系4.5同步机构操作系统提供的同步机构如下两种：锁和上锁、开锁操作锁和上锁、开锁操作信号灯和信号灯和PVPV操作操作401.1.锁和上锁、开锁操作锁和上锁、开锁操作什么是锁 什么是锁用变量w代表某种资源的状态，w称为“锁”。上锁操作和开锁操作 上锁操作和开锁操作 检测w的值(是0还是1)；如果w的值为1，继续检测；如果w的值为0，将锁位置1(表示占用资源)，进入临界区执行。(此为上锁操作)临界资源使用完毕，将锁位置0。(此为开锁操作)42上锁原语算法 lock 输入：锁变量w 输出：无 test：if(w为1)*测试锁位的值*goto test；else w=1；*上锁*不断的测试锁的状态，耗费CPU时间开锁原语算法 unlock 输入：锁变量w 输出：无 w=0；*开锁*432.2.信号灯和P、V操作什么是信号灯信号灯是一个确定的二元组(s，q)，s是一个具有非负初值的整型变量，q是一个初始状态为空的队列。操作系统利用信号灯的状态对并发进程和共享资源进行控制和管理。