第四讲 进程互斥

第四讲进程互斥第一页，共十九页，编辑于2023年，星期五教学目标

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、同步加以控制第二页，共十九页，编辑于2023年，星期五

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。第三页，共十九页，编辑于2023年，星期五3、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。第四页，共十九页，编辑于2023年，星期五4、使用互斥区的原则空闲让进当无进程在互斥区时，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。第五页，共十九页，编辑于2023年，星期五2.3.2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s>0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；s<0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。第六页，共十九页，编辑于2023年，星期五2、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。第七页，共十九页，编辑于2023年，星期五三、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

typesemaphore=recordintvalue;listL;end;

第八页，共十九页，编辑于2023年，星期五P(s):s.value=s.value-1;ifs.value<0block(s,L);

V(s):s.value=s.value＋1;ifs.value<＝0wakeup(s,L);第九页，共十九页，编辑于2023年，星期五

PV操作是对信号量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。第十页，共十九页，编辑于2023年，星期五四、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

第十一页，共十九页，编辑于2023年，星期五PS(s1,s2,…sm){if(s1>=1&&…&&sm>=1)for(i=1;i<=m;i++)si--;else该进程进入第一个小于1的信号量的等待队列}第十二页，共十九页，编辑于2023年，星期五VS(s1,s2,…sm){for(i=1;i<=m;i++)si++;释放所有等待信号量的进程；}第十三页，共十九页，编辑于2023年，星期五2、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。第十四页，共十九页，编辑于2023年，星期五PS(s1,t1,s2,t2,…sm,tm){if(s1>=t1&&…&&sm>=tm)for(i=1;i<=m;i++)si=si-di;else该进程进入第一个小于1的信号量的等待队列}第十五页，共十九页，编辑于2023年，星期五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；}第十六页，共十九页，编辑于2023年，星期五五、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。第十七页，共十九页，编辑于2023年，星期五下面是利用PV操作实现两个进程互斥的模板：semaphoreS=1;cobeginprocessPi{……P(S);临界区IV(S);

……}coend;第十八页，共十九页，编辑于2023年，星期五例：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0intN;N=0;CobeginbeginbeginN=N+1;L2:print(N);intM=0;N=0;