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进程的同步与互斥 何志学 主要内容： 1. 进程 2. 同步与互斥 3. PV操作与典型问题 进程的基本概念 1. 为什么要引入进程？ 2. 进程具有哪些基本特征？ 3. 进程有哪些基本状态？ 4. PCB具有哪些作用，必须包含哪些内容？ 进程 1. 进程 = 程序段 + 数据段 + PCB 2. 进程是进程实体的运行过程，是系统进行 资源分配和调度的一个独立单位。 3. 状态：就绪、执行、阻塞 特征：动态性、并发性、独立性、异步性 主要内容： 1. 进程 2. 同步与互斥 3. PV操作与典型问题 同步与互斥 1. 同步：多个相关进程在执行次序上的协调 如：单缓冲区 2. 互斥：在多道程序环境下，每次只允许一 个进程对临界资源进行访问 如：打印机 同步与互斥 3. 临界资源：在一段时间内，只允许一个进 程访问的资源。 临界区：在进程中访问临界资源的代码 4. 空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待 主要内容： 1. 进程 2. 同步与互斥 3. PV操作与典型问题 PV操作 1. 信号量的含义 2. 信号量的物理意义 3. 如何用信号量实现同步与互斥 PV操作 1. 记录型信号量 PV操作 2. wait(S)和signal(S)操作 PV操作实现同步与互斥 1. 用P、V操作实现进程同步 （1）分析每个进程的执行条件和释放条件，针对每个执行条件设置一个信号量，其初值根据初始情况确定。 （2）对每个进程做如下处理： ①在请求条件出执行P（执行条件信号量） ②在释放条件处执行V（释放条件信号量） PV操作实现同步与互斥 2. 用P、V操作实现进程互斥 假设有i个临界资源供给多个进程共享，对其实现互斥使用的方法为： （1）针对每一类临界资源设一个互斥信号量mutex，若某类临界资源有n个，初值为n；如果只有一个或者只能允许一个进程进入，则初值设为1. （2）在每个进程中对涉及临界资源的临界区做如下处理： P(mutex); CS; V(mutex); 同步与互斥问题 1. 判断该问题是用于解决同步还是互斥？ 2. 哪些资源属于临界资源，如何设置信号量，如何设置初值？ 3. 如何实现互斥或者同步？ 典型问题： 1. 生产者-消费者 2. 哲学家进餐 3. 读者-写者 4. 理发师 5. 吸烟者 生产者-消费者问题--单缓冲区(1/9) 生产者-消费者问题--单缓冲区(2/9) Producer: begin repeat 生产产品 wait(mutex); 把产品放入到缓冲区； signal(mutex); until false; end Consumer : begin repeat wait(mutex); 从缓冲区中取走产品； signal(mutex); 消费产品； until false; end 生产者-消费者问题--单缓冲区(3/9) Producer: begin repeat 生产产品 wait(SB); 把产品放入到缓冲区； signal(SA); until false; end Consumer : begin repeat wait(SA); 从缓冲区中取走产品； signal(SB); 消费产品； until false; end 生产者-消费者问题--多缓冲区(4/9) 生产者-消费者问题--多缓冲区(5/9) Producer: repeat produce an item in nextp； 　wait(empty); wait(mutex); 　buffer［in］:=nextp； 　in:=in+1 mod n； 　signal(mutex); signal(full); until false； Consumer: repeat 　wait(full); wait(mutex); 　nextc:=buffer［out］； 　out:=(out+1) mod n； 　signal(mutext); signal(empty); 　consumer the item in