第6章进程同步及实例浅析.ppt

举 例;用户取钱后，账户余额对不对？; 通过本章学习，思考下列问题： 如何理解同步？ 加锁的软件方法能不能很好地解决进程互斥问题？ 如何利用信号量解决进程互斥问题？;6.0 背景;定义：多道程序系统是操作系统的类型之一，其含义指为了提高CPU利用率，在内存中同时保存多个作业，其特点是多道程序同时在内存中，宏观上并行运行、微观上串行运行。;2、数据竞争（Data Race）的示例;发生了什么情况？;3、基本概念;;第6章 进 程 同 步 ;第6章 进 程 同 步 ;第6章 进 程 同 步 ;2.临界资源(Critical Resouce);2. 临界资源(Critical Resouce) ; 我们可利用一个数组来表示上述的具有n个(0，1，…，n-1)缓冲区的缓冲池。用输入指针in来指示下一个可投放产品的缓冲区，每当生产者进程生产并投放一个产品后，输入指针加1；用一个输出指针out来指示下一个可从中获取产品的缓冲区，每当消费者进程取走一个产品后，输出指针加1。 由于这里的缓冲池是组织成循环缓冲的，故应把输入指针加1表示成 in∶=(in+1)mod n；输出指针加1表示成out∶=(out+1) mod n。当(in+1) mod n=out时表示缓冲池满；而in=out则表示缓冲池空。此外，还引入了一个整型变量counter, 其初始值为0。每当生产者进程向缓冲池中投放一个产品后，使counter加1；反之，每当消费者进程从中取走一个产品时， 使counter减1。生产者和消费者两进程共享下面的变量： ;Var n, integer; type item=…; var buffer:array［0, 1, …, n-1］ of item; in, out: 0, 1, …, n-1; counter: 0, 1, …, n; 指针in和out初始化为1。在生产者和消费者进程的描述中，no-op是一条空操作指令，while condition do no-op语句表示重复的测试条件(condication)，重复测试应进行到该条件变为false(假)，即到该条件不成立时为止。在生产者进程中使用一局部变量nextp，用于暂时存放每次刚生产出来的产品；而在消费者进程中，则使用一个局部变量nextc,用于存放每次要消费的产品。 ;producer: repeat … produce an item in nextp; … while counter=n do no-op; buffer［in］∶ =nextp; in∶ =in+1 mod n; counter∶ =counter+1; until false; consumer: repeat while counter=0 do no-op; nextc∶ =buffer［out］; out∶ =(out+1) mod n; counter∶ =counter-1; consumer the item in nextc; until false; ; 虽然上面的生产者程序和消费者程序，在分别看时都是正确的，而且两者在顺序执行时其结果也会是正确的，但若并发执行时，就会出现差错，问题就在于这两个进程共享变量counter。生产者对它做加1操作，消费者对它做减1操作，这两个操作在用机器语言实现时， 常可用下面的形式描述： register 1∶ =counter; register 2∶ =counter; register1∶ =register 1+1; register 2∶ =register 2-1; counter∶ =register 1; counter∶ =register 2; ; 假设：counter的当前值是5。如果生产者进程先执行左列的三条机器语言语句，然后消费者进程再执行右列的三条语句， 则最后共享变量counter的值仍为5；反之，如果让消费者进程先执行右列的三条语句，然后再让生产者进程执行左列的三条语句，counter值也还是5，但是，如果按下述顺序执行： register 1 ∶ =counter; (register 1=5) register 1 ∶ =register 1+1; (register 1=6) reg