第四讲 进程互斥.ppt

1、第 四 讲 进 程 的 互 斥,教 学 目 标,了解进程的互斥、同步的基本概念 熟悉各原语的基本操作，掌握如何使用原语对 进程的互斥、同步加以控制,2.3 进程的互斥,2.3.1 基本概念 1、临界资源 每次只允许一个进程使用的资源称为临界资源。 在系统中有许多资源只能允许一个进程使用， 例如打印机、磁带机等。 2、临界区 临界资源所在的代码区域称为临界区。,3、互斥 几个并发进程若共享同一临界资源，它们必须错开 使用这个临界资源，即当一个进程正在使用临界 资源且尚未使用完毕之前，其他进程不能抢夺使 用该临界资源。即进程必须互斥使用临界资源。,4、使用互斥区的原则 空闲让进 当无进程在互斥区时

2、，任何有权使用互斥区的进程都可进入 忙则等待 不允许两个以上的进程同时进入互斥区 有限等待 任何进入互斥区的请求应在有限时间内得到满足 让权等待 处于等待状态的进程应放弃占用CPU， 使其他进程有机会得到CPU的使用权。,2.3.2 信号量机制 一、信号量和原语 1、信号量：代表共享资源实体（即可用的资源数）或临界 区的情况。可用s表示，取值范围是正整数、0、负整数。 当s0时，表示当前还有s个可用资源，或者表示允许同时进入临界区的进程数为s个； s=0时，表示该资源恰好全部用完，不允许进程再进入临界区； s0时，表示该资源己全部用完，并且有 |s| 个进程等待使用该资源或等待进入临界区。,2

3、、 操作系统中，把不可中断的过程称作“原语”。 Dijsktra发明的PV操作能够实现对信号量操 作，实现对临界区的管理要求，是两个不可 中断的过程，它们在屏蔽中断的情况下连续 执行。,三、记录型信号量机制(PV操作） 记录型机制：不仅对信号量进行管理，并且建 立进程链表，链接所有等待信号量的进程 type semaphore=record int value; list L; end;,P(s): s.value=s.value-1; if s.value 0 block(s,L); V(s): s.value=s.value1; if s.value 0 wakeup(s,L);,PV操作

4、是对信号量s操作，在使用PV操作前必须 对信号量s初始化赋值。对于互斥问题，其信号 量初值永远为1。,四、信号量集机制 1、AND型信号量机制 当进程共享多种临界资源时，若仍用PV操作，需 要使用多对PV操作，并且极易引起死锁，所以将 PV操作思想延续，改进为信号量集机制 假设n个进程共同使用m种临界资源,定义两个原 语PS、VS,PS(s1,s2,sm ) if (s1=1 else 该进程进入第一个小于1的信号量 的等待队列 ,VS(s1,s2,sm ) for (i=1;i=m;i+) si+; 释放所有等待信号量的进程； ,2、一般信号量集机制 AND信号量集机制只能实现一次对m种临界

5、资源各分 配或释放一个，因此对其加以改进，形成一般信号 量集机制 模型 假设当前n个进程共同使用m种临界资源，定义两个 原语PS、VS，使用测试值ti，当前资源数目大于测 试值才分配资源 ,每种资源一次分配或释放di个。,PS(s1,t1,s2,t2,sm,tm ) if (s1=t1 else 该进程进入第一个小于1的信号量的等待 队列 ,VS(s1,d1,s2,d2,sm, dm ) for (i=1;i=m;i+) si=si+di; 释放所有等待信号量的进程； ,五、用PV操作实现互斥 进程的互斥是指当有若干个进程都要使用某一 共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去 使用，其他要使用该资源的所有进程必须等待， 直到占用资源者释放了该资源。,下面是利用PV操作实现两个进程互斥的模板： semaphore S=1; cobegin process Pi P(S); 临界区I V(S); coend;,例：进程A：重复计算N=N+1，并输出结果 进程B：隔段时间输出N的值，并将N置为0 int N; N=0; Cobegin begin begin N=N+1; L2: