04进程的同步.pptVIP

* 进 程 的 同 步 * 第二章 进 程 管 理 第二章 进程管理 2.1 进程的基本概念 2.2 进程控制 2.3 进程同步 上节回顾 PCB的组织方式：P33 进程的创建：PCB，资源，初始化，就绪。 P35 进程的终止：P36 进程的阻塞与唤醒：P37 进程的挂起与激活：P38 2.3 进 程 同 步 2.3.1 进程同步的基本概念 1. 两种形式的制约关系 间接相互制约关系： 申请I/O、CPU (2) 直接相互制约关系： 输入与运算 2. 临界资源(Critical Resouce) 生产者-消费者(producer-consumer)问题是一个著名的进程同步问题。 1.有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。 2.具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将它所生产的产品放入一个缓冲区中； 消费者进程可从一个缓冲区中取走产品去消费。 3.不允许消费者进程到一个空缓冲区去取产品；也不允许生产者进程向一个已装满产品且尚未被取走的缓冲区中投放产品。 数组表示具有n个(0，1，…，n-1)缓冲区的缓冲池。 输入指针in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 输出指针out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。 循环缓冲，in∶=(in+1)mod n；out∶=(out+1) mod n。 (in+1) mod n=out 表示缓冲池满； in=out 表示缓冲池空。 整型变量counter, 初始值为0，记录当前产品数量 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