第2章进程管理2同步与互斥讲述.ppt

在汽车行驶过程中,司机活动与售票员活动之间的同步关系为： 售票员关车门后,向司机发开车信号,司机接到开车信号后启动车辆,在汽车正常行驶过程中售票员售票,到站时司机停车,售票员在车停后开车门让乘客上下车。因此 (1)司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步: (2)售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。 在本题中,应设置两个信号量:s1、s2, s1表示是否允许司机启动汽车,其初值为0; s2表示是否允许售票员开门,其初值为0。 用P、V原语描述如下： * 1、P（S1）：S1=S1-1=-1，那么司机进程就被暂停，等会售票员进程，售票员关车门。 2、V（S1）：S1=S1+1=0，激活了司机进程，那么司机就开始启动车辆、正常行驶、到站停车，当然售票员也有可能同时在售票。 3、P(S2):S2=S2-1,售票员在售票之后的进程就被暂停，等待司机进程。这样就避免了售票员售票之后就开车门了。因为这是不允许的。 4、V（S2）：S2=S2+1，司机到站停车之后，就激活了售票员P（S2）的进程，那么售票员进程就开始开车门、上下客的操作。 * Procedure driver{ While(true){ P(S1); Start; Driving; Stop; V(S2); } } Procedure Conductor{ While(true){ Close the door; V(S1); Sell the ticket; P(S2); Open the door; Passengers up and down;} } Semaphore S1=0; Semaphore S2=0; * 进程同步的基本概念 　　1．两种形式的制约关系 　　在多道程序环境下，当程序并发执行时，由于资源共享和进程合作，使同处于一个系统中的诸进程之间可能存在着以下两种形式的制约关系。 　　(1) 间接相互制约关系。同处于一个系统中的进程，通常都共享着某种系统资源，如共享CPU、共享I/O设备等。所谓间接相互制约即源于这种资源共享，例如，有两个进程A和B，如果在A进程提出打印请求时，系统已将惟一的一台打印机分配给了进程B，则此时进程A只能阻塞；一旦进程B将打印机释放，则A进程才能由阻塞改为就绪状态。 　　(2) 直接相互制约关系。这种制约主要源于进程间的合作。例如，有一输入进程A通过单缓冲向进程B提供数据。当该缓冲空时，计算进程因不能获得所需数据而阻塞，而当进程A把数据输入缓冲区后，便将进程B唤醒；反之，当缓冲区已满时，进程A因不能再向缓冲区投放数据而阻塞，当进程B将缓冲区数据取走后便可唤醒A。 * 临界区 　　由前所述可知，不论是硬件临界资源，还是软件临界资源，多个进程必须互斥地对它进行访问。人们把在每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区(critical section)。显然，若能保证诸进程互斥地进入自己的临界区，便可实现诸进程对临界资源的互斥访问。为此，每个进程在进入临界区之前，应先对欲访问的临界资源进行检查，看它是否正被访问。如果此刻该临界资源未被访问，进程便可进入临界区对该资源进行访问，并设置它正被访问的标志；如果此刻该临界资源正被某进程访问，则本进程不能进入临界区。因此，必须在临界区前面增加一段用于进行上述检查的代码，把这段代码称为进入区(entry section)。相应地，在临界区后面也要加上一段称为退出区(exit section)的代码，用于将临界区正被访问的标志恢复为未被访问的标志。 * 　　4．同步机制应遵循的规则 　　为实现进程互斥地进入自已的临界区，可用软件方法，更多的是在系统中设置专门的同步机构来协调各进程间的运行。所有同步机制都应遵循下述四条准则： 　　(1) 空闲让进。当无进程处于临界区时，表明临界资源处于空闲状态，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。 　 (2) 忙则等待。当已有进程进入临界区时，表明临界资源正在被访问，因而其它试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。 　　(3) 有限等待。对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态。 　　(4) 让权等待。当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”状态。 * * 1) 中断屏蔽方法(禁止中断) 当一个进程正在使用处理机执行它的临界区代码时，要防止其他进程再进入其临界区访问的最简单方法是禁止一切中断发生，或称之为屏蔽中断、关中断。因为CPU只在发生中断时引起进程切换，这样屏蔽中断就能保证当前运行进程将临界区代码顺利地执行完，从而保证了互斥的正确实现，然后再执行开中断。其典型模式为：…关中断