同步通信与死锁ppt课件

1、第三章 同步、通讯与死锁2020年10月第三章 并发进程3.1 并发进程3.2 临界区管理3.3 信号量与PV操作3.4 管程3.5 进程通讯3.6 死锁3.7 Linux同步机制和通讯机制3.8 Windows 2003同步机制和通讯机制3.1并发进程3.1.1顺序程序设计 3.1.2进程的并发性 3.1.3进程的交互：协作和竞争 进程的顺序性v一个进程在顺序处置器上的执行是严厉按序的，一个进程只需当一个操作终了后，才干开场后继操作v顺序程序设计是把一个程序设计成一个顺序执行的程序模块，顺序的含义不但指一个程序模块内部，也指两个程序模块之间。顺序程序设计特点 程序执行的顺序性 程序环境的封锁

2、性 程序执行结果确实定性 计算过程的可再现性进程的并发性1v进程执行的并发性：一组进程的执行在时间上是重叠的。v并发性举例：有两个进程Aa1、a2、a3和Bb1、b2、b3并发执行。 v从宏观上看，并发性反映一个时间段中几个进程都在同一处置器上，处于运转还未运转终了形状。v从微观上看，任一时辰仅有一个进程在处置器上运转。进程的并发性2 进程i1 i1p1p1i ip po oo1o1i2i2p2p2o2o2i3i3p3p3o3o3t1 t1t2t2t3t3时间时间并行任务并行任务i4i4t4t4i5i5P4P4进程的并发性3v并发的本质是一个处置器在几个进程之间的多路复用，并发是对有限的物理资

3、源强迫行使多用户共享，消除计算机部件之间的互等景象，以提高系统资源利用率。无关的并发进程v并发进程分类：无关的，交往的。v无关的并发进程：一组并发进程分别在不同的变量集合上操作，一个进程的执行与其他并发进程的进展无关。v并发进程的无关性是进程的执行与时间 无 关 的 一 个 充 沛 条 件 ， 又 称 为Bernstein条件。v Bernstein条件 R Rpipi=a1,a2,an=a1,a2,an，程序，程序pipi在执行在执行期间援用的变量集期间援用的变量集 W Wpipi=b1,b2,bm=b1,b2,bm，程序，程序pipi在执在执行期间改动的变量集行期间改动的变量集 假设两个程

4、序的变量集交集之和为空集：假设两个程序的变量集交集之和为空集： R Rp1p1WWp2p2RRp2p2WWp1p1WWp1p1WWp2p2= = 那么并发进程的执行与时间无关。那么并发进程的执行与时间无关。Bernstein条件举例 例如，有如下四条语句： S1: a := x + y S2: b := z + 1 S3: c := a b S4: w := c + 1 于是有：RS1=x,y ,RS2=z，RS3=a,b，RS4=c；WS1=a, WS2=b，WS3=c，WS4=w。 S1和S2可并发执行，满足Bernstein条件。其他语句并发执行能够会产生与时间有关的错误。交往的并发进程

5、v交往的并发进程：一组并发进程共享某些变量，一个进程的执行能够影响其他并发进程的结果。并发程序设计的优点对于单处置器系统对于单处置器系统, ,可让处置器和可让处置器和各各I/OI/O设备同时任务设备同时任务, ,发扬硬部件发扬硬部件的并行才干。的并行才干。对于多处置器系统对于多处置器系统, ,可让各进程在可让各进程在不同处置器上物理地并行，加快不同处置器上物理地并行，加快计算速度。计算速度。简化了程序设计义务。简化了程序设计义务。 采用并发程序设计的目的v充沛发扬硬件的并行性，提高系统效率。硬件能并行任务仅有了提高效率的能够性，硬部件并行性的实现需求软件技术去利用和发扬，这种软件技术就是并发程

6、序设计。v并发程序设计是多道程序设计的根底，多道程序的本质就是把并发程序设计引入到系统中。与时间有关的错误v对于一组交往的并发进程，执行的相对速度无法相互控制，各种与时间有关的错误就能够呈现。v与时间有关错误的表现方式：v结果不独一v永远等待 结果不独一机票问题 /飞机票售票问题飞机票售票问题void T1 void T2 按旅客订票要求找到按旅客订票要求找到Aj; 按旅客订票要求找到按旅客订票要求找到Aj; int X1=Aj; int X2=Aj; ifX1=1 ifX2=1 X1-; X2-; Aj=X1; Aj=X2; 输出一张票输出一张票; 输出一张票输出一张票; else else

7、 输出信息输出信息票已售完票已售完; 输出信息输出信息票已售完票已售完; 永远等待主存管理问题 恳求和归还主存资源问题恳求和归还主存资源问题int X=memory; /memory为初始主存容量为初始主存容量void borrowint B void returnint B whileBX X=X+B; 进程进入等待主存资源队列进程进入等待主存资源队列; 修正主存分配表修正主存分配表; X=X-B ; 释放等主存资源进程释放等主存资源进程; 修正主存分配表，进程获得主存资源修正主存分配表，进程获得主存资源; 进程的交往：竞争与协作1第一种是竞争关系 v系统中的多个进程之间彼此无关v系统中的多

8、个进程之间彼此相关 v 资源竞争的两个控制问题：v 一个是死锁Deadlock问题， v 一个是饥饿Starvation问题，既要处置饥饿问题，又要处置死锁问题。进程的交往：竞争与协作2进程互斥Mutual Exclusion 进程互斥是指假设干个进程因相互争夺独占型资源时所产生的竞争制约关系。进程的交往：竞争与协作3第二种是协作关系1 某些进程为完成同一义务需求分工协作。 进程同步指为完成共同义务的并发进程基于某个条件来协调它们的活动，由于需求在某些位置上排定执行的先后次序而等待、传送信号或音讯所产生的协作制约关系。进程的交往：竞争与协作4第二种是协作关系2 进程同步指两个以上进程基于某个条件来协调它们的活