第3章进程同步与通信xiugai.ppt

第3章 进程同步与通信;取空闲块的进程Getspace: Begin 局部变量 g g=stack[top] top=top－1 返回值为g End;●;程序的制约方式有如下两种 ： （1）间接制约方式。?互斥 这是由于竞争相同资源而引起的，得到资源的程序段可以投入运行，而得不到资源的程序段就是暂时等待，直至获得可用资源时再继续运行。 （2）直接制约方式。?同步 这通常是在那些逻辑上相关的程序段之间发生的。一般是由于各种程序段要求共享信息引起的。;进程同步的基本概念;;例：P1，P2两线程共享变量COUNT（COUNT的初值为5） P1:{ R1=COUNT; R1=R1+1; COUNT=R1; } P2:{ R2=COUNT; R2=R2+1; COUNT=R2; };While(1){ ;互斥实现的硬件方法;;互斥实现的软件方法;//进程0 while (flag[1]) //什么都不做 ; flag[0]=true; 临界区; flag[0] =false; 剩余区; //进程1 while ( flag[0]) //什么都不做 ; flag[1]=true; 临界区; flag[1] =false; 剩余区;;//进程0 flag[0]=true; while (flag[1]) //什么也不做; 临界区; flag[0] =false; 剩余区;;//进程0 flag[0]=true; turn=1; while (flag[1]) (turn==1) //什么也不做; 临界区; flag[0] =false ; 剩余区;;信号量和PV操作;信号灯的PV操作;从资源的观点看信号灯的意义: ● s.value的初值表示系统中某种资源数目。 ● wait(s)表示要申请一个资源。 ● signal(s)表示要释放一个资源。 ● s.value 0时，|s.value|表示等待队列的进程数。;信号量和P，V原语;sem为互斥信号量，取值（1，0，-1）。 sem=1表示有一个空闲资源。即，进程PA和PB都没进临界区。 sem=0表示有0个空闲资源。即，某进程已经进入临界区 sem=-1表示差一个空闲资源。即，某进程已经进入临界区，但另有一进程已经做了P原语，正在等待。;用信号灯解决互斥问题;A： 测试，直到buf为空 计算 计算结果?buf goto A;A： wait(Bufempty) 计算 计算结果?buf Bufempty=false signal(Buffull=true) goto A;私用信号量;用P，V原语实现同步;用信号灯解决同步问题;●生产者——消费者问题 ●读者——写者问题 ●哲学家进餐问题 ●打磕睡的理发师问题 ;生产者-消费者问题;用信号量解决“生产者-消费者”问题;读者-写者问题;;void reader() /*读者进程*/ {while (true) { P(Rmutex); if (Rcount == 0) P(Wmutex); Rcount = Rcount + 1; V(Rmutex); read; /* 执行读操作 */ P(Rmutex); Rcount = Rcount - 1; if (Rcount == 0) V(Wmutex); V(Rmutex); }};哲学家进餐问题;;打磕睡的理发师问题 ;用信号量解决打磕睡的理发师问题; 用信号量解决了很多同步和互斥问题，但在解决问题的过程中，我们也发现还存在一些问题，如 在生产者和消费者问题中两个P操作的位置不能颠倒； 哲学家进餐问题中的死锁现象等。 这些问题的出现促使AND信号量的产生 。;Swait(s1,s2,…,sn) {if (s1 = 1 s2 = 1 … sn= 1) { /* 满足资源要求时*/ for (i = 1; i = n; i = i + 1) si = si -1; } else { /* 某些资源不能满足要求时*/ block(si.queue ) /*将进程投入第一个小于1的信号量的等待队列si.queue */ ; } } ;AND信号量定义;用AND信号量解决哲学家进餐问题;管程机制;●一个管程定义了一个数据结构和能为并发进程所执行（在该数据结构上）的一组操作，这组操作能同步进程和改变管程中的数据。 ●管程 = 数据结构 + 操作 + 对数据结构中变量的初始化 ;;条件变量 ●用管程实现进