《进程并发与互斥》课件.pptx

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1、,进程并发与互斥汇报人：目录添加目录项标题01进程并发与互斥的概念02进程的并发执行03进程的互斥04进程的同步05进程的通信06进程并发与互斥的应用场景07Part One单击添加章节标题Part Two进程并发与互斥的概念进程的定义和特性l进程是操作系统中的基本概念，是程序的一次执行过程l进程具有独立性，每个进程都有自己的地址空间和资源l进程具有并发性，多个进程可以同时执行l进程具有动态性，进程在运行过程中可以创建和终止l进程具有异步性，进程之间的执行顺序和完成时间是不确定的l进程具有结构性，进程由程序、数据和进程控制块组成并发与互斥的基本概念临界区：进程中访问临界资源的那段代码信号量：用

2、于实现进程间同步和互斥的机制并发：多个进程同时执行，共享系统资源互斥：多个进程对同一资源进行操作时，必须保证同一时间只有一个进程可以访问该资源并发与互斥的关系并发和互斥是进程管理的两个重要概念并发可以提高系统资源的利用率，互斥可以保证数据的正确性和完整性并发是指多个进程同时执行，共享系统资源互斥是指多个进程不能同时访问同一资源，需要排队等待Part Three进程的并发执行并发执行的产生计算机硬件的发展：多核CPU、多核GPU等硬件的发展使得并发执行成为可能操作系统的支持：操作系统提供了进程管理、线程管理等功能，使得并发执行成为可能应用程序的需求：随着应用程序的复杂性和规模增加，并发执行可以提

3、高性能和效率并发执行的优点：并发执行可以提高系统的吞吐量、响应时间和资源利用率，提高系统的性能和效率。并发执行的特性并发性：多个进程可以同时执行共享性：多个进程可以共享系统资源异步性：进程执行顺序不确定，可能相互影响制约性：进程执行速度可能受到其他进程的制约并发执行的优缺点优点：可以并行处理多个任务，提高处理速度优点：提高系统资源利用率，提高系统吞吐量缺点：可能导致资源竞争，产生死锁问题缺点：可能导致并发错误，影响系统稳定性Part Four进程的互斥互斥的定义和产生互 斥：多 个进 程 在 同 一时 刻 只 能 有一 个 进 程 访问共享资源产 生 原 因：多 个 进 程 同时 访 问 共

4、享资 源 可 能 导致 数 据 不 一致或错误解 决 方 法：使 用 互 斥 锁或 信 号 量 等机 制 来 保 证共 享 资 源 的正确访问互 斥 锁：通过 加 锁 和 解锁 操 作 来 保证 共 享 资 源的正确访问信 号 量：通过 计 数 器 来控 制 共 享 资源 的 访 问 次数，保 证 共享 资 源 的 正确访问互斥的解决策略信号量：通过信号量来控制进程对临界资源的访问互斥锁：通过互斥锁来确保同一时间只有一个进程访问临界资源信号量集：通过信号量集来控制多个进程对多个临界资源的访问管程：通过管程来封装临界资源，确保同一时间只有一个进程访问临界资源互斥的优缺点l优点：可以避免多个进程同

5、时访问同一资源，保证数据的正确性和完整性l缺点：可能会导致进程间的竞争，降低系统的并发性能l优点：可以保证系统的稳定性和安全性，避免死锁等异常情况的发生l缺点：可能会导致进程间的等待，降低系统的响应速度和用户体验Part Five进程的同步同步的定义和产生添加标题同步的方法：包括信号量、互斥锁、条件变量等。添加标题同步的定义：进程同步是指多个进程在运行过程中，为了完成共同的任务，需要相互配合、协调工作，使得每个进程都能按照一定的顺序执行。添加标题同步的产生：在多任务系统中，多个进程同时运行，可能会出现资源竞争、死锁等问题，因此需要进程同步来保证系统的正常运行。添加标题同步的作用：保证数据的正确

6、性和完整性，避免出现数据不一致、死锁等问题。同步的实现方式条件变量：通过条件变量来等待某个条件满足屏障：通过屏障来同步多个进程的执行进度信号量：通过信号量来控制进程间的同步互斥锁：通过互斥锁来保证进程间的互斥访问同步的优缺点优点：可以保证数据的正确性和一致性，避免出现数据竞争和死锁等问题。缺点：可能会导致系统资源的浪费，降低系统的性能和效率。优点：可以避免出现数据不一致和错误，提高系统的可靠性和稳定性。缺点：可能会导致系统资源的浪费，降低系统的性能和效率。Part Six进程的通信进程通信的定义和方式定义：进程通信是指不同进程之间交换信息的过程方式：a.共享内存：多个进程共享同一块内存区域，通

7、过读写共享内存实现通信 b.消息传递：一个进程发送消息，另一个进程接收消息，实现通信 c.共享文件：多个进程读写同一文件，实现通信 d.信号量：用于进程间同步和互斥，实现通信 e.管道：用于进程间单向通信，实现通信 f.套接字：用于不同机器间的进程通信，实现通信a.共享内存：多个进程共享同一块内存区域，通过读写共享内存实现通信b.消息传递：一个进程发送消息，另一个进程接收消息，实现通信c.共享文件：多个进程读写同一文件，实现通信d.信号量：用于进程间同步和互斥，实现通信e.管道：用于进程间单向通信，实现通信f.套接字：用于不同机器间的进程通信，实现通信进程通信的实现过程共享内存：进程之间通过共

8、享内存区域进行通信，速度快，但需要同步机制消息传递：进程之间通过发送和接收消息进行通信，如管道、消息队列、信号等共享文件：进程之间通过读写共享文件进行通信，适用于不同计算机之间的进程通信信号量：进程之间通过信号量进行同步和互斥，保证数据的正确性和完整性进程通信的优缺点a.提高系统资源利用率b.提高系统稳定性c.提高系统安全性优点：a.提高系统资源利用率 b.提高系统稳定性 c.提高系统安全性a.增加系统复杂性b.增加系统开销c.增加系统风险缺点：a.增加系统复杂性 b.增加系统开销 c.增加系统风险Part Seven进程并发与互斥的应用场景并发的应用场景添加标题添加标题添加标题添加标题并行计

9、算：在多个处理器上同时执行计算任务，提高计算速度多任务处理：同时处理多个任务，提高效率网络服务：同时处理多个用户的请求，提高服务质量数据库系统：同时处理多个数据库的读写请求，提高数据访问效率互斥的应用场景资源共享：多个进程需要共享同一资源，如打印机、文件等同步控制：多个进程需要同步执行，如并发编程中的锁机制任务调度：多个进程需要按照一定的顺序执行，如操作系统中的任务调度数据保护：多个进程需要保护共享数据，如数据库系统中的并发控制同步的应用场景并发编程：多个进程同时执行，需要同步来避免竞争和死锁网络通信：多个客户端同时访问服务器，需要同步来保证通信的正确性和效率操作系统：多个进程同时访问系统资源，需要同步来避免资源竞争和死锁数据库操作：多个事务同时访问数据库，需要同步来保证数据的一致性和完整性THANKS汇报人：