操作系统 第三章.ppt

第三章   进程的同步与通信
进程同步的基本概念
信号量机制
经典进程同步问题
进程通信
进程同步的基本概念
1. 进程间的关系
间接作用(资源共享):
进程间要通过某种中介发生联系,是无意识安排的,可发生在相交进程之间,也可发生在无关进程之间
直接作用(相互合作):
进程间的相互联系是有意识的安排的,直接作用只发生在相交进程间
2. 进程的同步(直接作用)
指系统中多个进程中发生的事件存在某种时序关系,需要相互合作,共同完成一项任务。具体说,一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息,在未获得消息之前,该进程处于等待状态,获得消息后被唤醒进入就绪状态
由于各进程要求共享资源,而有些资源需要互斥使用,因此各进程间竞争使用这些资源,进程的这种关系为进程的互斥。
临界资源:
系统中某些资源一次只允许一个进程使用,称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量
3. 进程的互斥(间接作用)
4. 基本概念
进程互斥:指在多道程序环境下,每次只允许一个进程对临界资源进行访问。
进程同步:指多个相关进程在执行次序上的协调。
临界资源:一次仅供一个进程使用的资源。
在进程中涉及到临界资源的程序段叫临界区
多个进程的临界区称为相关临界区

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:任何进入互斥区的要求应在有限的时间内得到满足
让权等待:处于等待状态的进程应放弃占用CPU,以使其他进程有机会得到CPU的使用权

通过平等协商方式实现进程互斥的最初方法是软件方法
其基本思路是在进入区检查和设置一些标志,如果已有进程在临界区,则在进入区通过循环检查进行等待;在退出区修改标志
其中的主要问题是设置什么标志和如何检查标志
软件解法的缺点:
1. 忙等待
2. 实现过于复杂
3. 需要高的编程技巧
软件解法(1)
turn: true Pi进入临界区
false Pj进入临界区
....
Repeat
while turn≠true do no_op;
critical section
turn = false;
remainder section
until false;
缺点:不能保证“空闲让进”的准则。
软件解法(2)
Flag: 表示临界区标志
true: 有进程在临界区
false:无进程在临界区(初值)  ....Var flag:array[0,1,…,n] of boolean;
repeat
while flag[j] do no_op;  flag[i]:= true; critical section
flag[i]:= false;
remaider section;
until false;
缺点:违背了“忙则等待”原则。
软件解法(3)
Flag: 表示临界区标志 flag[i]=true: 表示进程Pi希望进入临界区
flag[j]= false:表示进程Pi可以进入临界区。
Repeat
flag[i]:=true;
while flag[j] do no_op
critical section
flag[I]:=false;
remainder section
Until false;
缺点:违背了“有空让进”的准则。