操作系统 第3章总结.ppt

第三章 进程的同步与通信 3.1 进程同步的基本概念 3.2 信号量机制 3.3 经典进程同步问题 3.4 管程机制 3.5 进程通信 进程同步的任务： 使并发执行的诸进程之间能有效地共享资源和相互合作， 从而使程序的执行具有可再现性。 多道程序环境下，诸进程之间的关系： 3.1 进程同步的基本概念 一、临界资源 二、临界区 三、利用软件方法解决进程互斥问题 四、利用硬件方法解决进程互斥问题 3.1 进程同步的基本概念一、临界资源 临界资源：一段时间内只允许一个进程访问的资源。 要求：共享临界资源的诸进程必须互斥访问临界资源。 原因： 例：生产者--消费者问题（P62） 3.1 进程同步的基本概念一、临界资源 机器语言形式为： 3.1 进程同步的基本概念一、临界资源 结论： counter是临界资源，生产者和消费者应互斥访问。 即：虽然生产者、消费者并发执行，但在执行counter的 加1、减1的语句时，只能顺序进行。 即：只能按可能性中A或B的顺序进行，绝不能交替进行。 临界资源实例： 硬件中的打印机、磁带机等，软件中的变量、队列、缓 冲区等。 3.1 进程同步的基本概念二、临界区（Critical Section） 临界区（CS）：每个进程中访问临界资源的那段代码。 要求：为实现对临界资源的互斥访问，应保证诸进程互斥进入各自 的临界区。（两个互斥是一致的） 模型： 准则：1.空闲让进 2.忙则等待 3.有限等待 4.让权等待 3.1 进程同步的基本概念三、利用软件方法解决进程互斥问题 问题描述： 两个进程P0和P1，共享一个临界资源R。 算法1 （turn=j，表示允许进程Pj进入临界区） 3.1 进程同步的基本概念三、利用软件方法解决进程互斥问题 算法2 var flag:array[0..1] of boolean; （flag[i]=true，Pi在临界区） 3.1 进程同步的基本概念三、利用软件方法解决进程互斥问题 算法3 var flag:array[0..1] of boolean; 3.1 进程同步的基本概念三、利用软件方法解决进程互斥问题 算法4 3.1 进程同步的基本概念三、利用软件方法解决进程互斥问题 缺点： 四种算法全部属于“忙等待”方式。 现在已很少使用。 3.1 进程同步的基本概念四、利用硬件方法解决进程互斥问题 利用Test-and-Set指令 1.Test-and-Set 指令 function TS(var. lock:boolean):boolean begin TS:=lock; lock:=true; end 3.1 进程同步的基本概念四、利用硬件方法解决进程互斥问题 2. 利用TS指令实现进程互斥的模型 repeat while TS(lock) do skip;----进入区 critical section; --------临界区 lock:=false; -----------------退出区 remainder section until false; 思路： false 可以进入CS a)每个临界资源?一个lock（初值=false） true 不能进入CS b)在进入区测试是否 不能 (lock=true):忙等待 可以进入临界区CS 可以 (lock=false)?进入CS执行?退出CS