计算机操作系统第三讲
42页1、2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,1,第三章 进程管理进程的互斥与同步,教学目的,掌握利用信号量解决并发进程同步的问题,掌握临界区、互斥的概念,掌握并发进程互斥执行的准则,掌握信号量和P/V原语,掌握同步的概念,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,2,第三章 进程管理进程的互斥与同步,教学内容,3.5 进程互斥,3.6 进程同步,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,3,第三章 进程管理进程的互斥与同步,资源共享所引起的制约,临界区,举例,设有计算进程Pa和Pb,共享内存MS。MS分为三个区:系统区、进程工作区和数据区。数据区被划分为大小相同的块,系统区主要是堆栈S,存放空数据的地址。,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,4,第三章 进程管理进程的互斥与同步,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,5,第三章 进程管理进程的互斥与同步,取空数据块的过程,procedure getspace() begin local g -g1语句 g-st
2、acktop -g2语句 top-top-1 -g3语句 return (g) -g4语句 end,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,6,第三章 进程管理进程的互斥与同步,释放数据块的过程,procedure release(ad) begin top-top+1 -r1语句 stacktop-ad -r2语句 end,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,7,第三章 进程管理进程的互斥与同步,一种执行结果,设t0时刻,top=h0,进程Pa与Pb并发执行的语句序列为: r1,g2,g3,r2,执行结果,由学生自己完成!,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,8,虽然可以判断两个相邻语句是否能并发执行,但是这种方法的局限性在于将花费巨大的系统开销。,解决办法,第三章 进程管理进程的互斥与同步,产生的原因,该资源是不能被共享并发使用的。,方法一: Bernstein条件,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,9,第三章 进程管理进程的互斥与同步,不允许多个并发进程交叉执行的
3、一段程序。,方法二:临界区(Critical region),间接制约,类(class),把那些不允许交叉执行的临界区按不同的公用数据划分为不同的集合。,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,10,第三章 进程管理进程的互斥与同步,公用数据栈S的临界区集合是getspace,release。,例如,临界区的程序描述,When do od,上例中的getspace和release的描述为:,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,11,第三章 进程管理进程的互斥与同步,getspace,when sp do g-stacktop top-top-1 od,release(ad),when sp do top-top+1 stacktop-ad od,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,12,第三章 进程管理进程的互斥与同步,间接制约,把这种由于共享某一个公用资源而引起的在临界区内不允许并发进程交叉执行的现象。,互斥,一组并发进程中的一个或多个程序段,因共享某一个共有资源而导致它们必须以一个不允许交叉执行的
4、单位执行。,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,13,第三章 进程管理进程的互斥与同步,临界区调度原则,不假设各并发进程的执行速度,空闲让进,忙则等待,有限等待,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,14,第三章 进程管理进程的互斥与同步,互斥的加锁实现,通过对临界区加锁,在进入临界区时测试是否可以进入,退出临界区时对锁进行恢复。,锁的定义,keyS:表示临界区S(临界区类名)的锁定位 keyS=1:表示临界区S可用 keyS=0:表示临界区S不可用,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,15,第三章 进程管理进程的互斥与同步,加锁实现临界区的描述,lock(keyS) unlock(keyS),lock/unlock的实现,unlock的实现,procedure unlock(keys) begin keys-1 end,2019年1月28日星期一1时0分57秒,内蒙古工业大学计算机系,16,第三章 进程管理进程的互斥与同步,lock的实现,procedure lock(keys) begin lo
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