第零二章-计算机操作系统-进程管理演示幻灯片.ppt

1．利用记录型信号量解决哲学家进餐问题 　　经分析可知，放在桌子上的筷子是临界资源，在一段时间内只允许一位哲学家使用。为了实现对筷子的互斥使用，可以用一个信号量表示一只筷子，由这五个信号量构成信号量数组。其描述如下： 　　Var chopstick: array[0，…，4] of semaphore； 所有信号量均被初始化为1，第i位哲学家的活动可描述为： 　　repeat 　　　　wait(chopstick[i])； 　　　　wait(chopstick[(i+1)mod 5])； 　　　　　　 　　　　eat； 　　　　　　 　　　　signal(chopstick[i])； 　　　　signal(chopstick[(i+1)mod 5])； 　　　　　　 　　　　think； 　　until false； … … … 虽 然 上 述 解 法 可 保 证 不 会 有 两 个 相 邻 的 哲 学 家 同 时 就 餐， 但 可 能 引 起 死 锁。 假 如 五 个 哲 学 家 同 时 饥 饿 而 拿 起 各 自 左 边 的 筷 子， 使 五 个 信 号 量 chopstick 均 为 0； 当 他 们 再 试 图 去 拿 右 边 的 筷 子 时， 他 们 都 无 限 期 地 等 待。 防止死锁措施： 1) 最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围进餐 仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时，才允许他拿筷子（ AND信号量机制解决） 给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之 　　2．利用AND信号量机制解决哲学家进餐问题 　　在哲学家进餐问题中，要求每个哲学家先获得两个临界资源(筷子)后方能进餐，用AND信号量机制可获得最简洁的解法。描述如下： Var chopsiick array of semaphore:=(1,1,1,1,1)； 　　processi 　　　repeat 　　　　　think； 　　　　　Sswait(chopstick[(i+1)mod 5]，chopstick[i])； 　　　　　eat； 　　　　　Ssignat(chopstick[(i+1)mod 5]，chopstick[i])； 　　　until false； 在操作系统中，同步有各种各样，但归纳起来有两类： 1、诸进程合作完成某工作的逻辑顺序(合作进程的执行次序)；（前趋关系） 2、对系统资源的共享(共享缓冲区的合作进程的同步)。 两类同步问题的解法 同步问题求解步骤： (1)分析问题，弄清楚同步关系 (2)设置信号灯，说明含义、初值； (3)写出程序描述。 同步的例子（第1类） 例1：病人看病：病人去医院看病，医生认为该病人需要做些检查，则医生的诊断和化验构成两个进程：诊断进程和化验进程，并且两个进程必须要同步，才能完成看病的任务。 用信号量实现进程的同步 例1： 诊断进程： 初步诊断—〉开出化验单—〉如有化验结果—〉继续诊断 化验进程：如有化验单—〉开始化验—〉给出化验结果 wait(S果) signal(S化) signal(S果) wait(S化) S果=1，有，诊断进程继续执行 化验进程关心是否有化验单 S化=0，无，化验进程被封锁 诊断进程关心是否有化验结果 S果=0，无，诊断进程被封锁 S化=1，有，化验进程继续执行 算法描述 laboratory() { while(化验未完成) { wait(S化); //有无化验单 正在化验； signal(S果); //送出化验结果 } } diagnosis() { while(诊断未完成) { 初步诊断； signal(S化); //送出化验单 wait(S果); //等化验结果 进一步诊断； }} main() { int S化=0;//有无化验单 int S果=0;// 有无化验结果 cobegin laboratory(); diagnosis(); coend } 练习 合作进程间有意识的行为典型的例子是公共汽车上司机与售票员的合作。只有当售票员关门之后司机才能启动车辆，只有司机停车之后售票员才能开车门。司机和售票员的行动需要一定的协调。 同步的例子（第2类） 例2：计算进程cp和打印进程iop共享一个单缓冲区Buf，cp负责不断地计算数据并送人Buf中，iop进程负责从Buf中取出数据并打印。 Buf cp iop 同步规则 ① 打印：只有计算进程cp在缓冲区放入计算结果，打印进程iop才能取出打印，否则必须等待； ②计算：只有缓冲区为空，计算进程才能放入计算结果，否则必须等待。 cp：判断