计算机操作系统第三章.ppt

主讲:王斯锋
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第三章进程同步与通信
2017/7/14
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前言
在并发(多任务)环境下,并发进程可能是无关的,也可能是交互的。若一个进程不会受到其他进程的影响,则称该进程为独立进程;若一个进程会受到其他进程的影响,则称该进程和影响它的进程为协作进程。这种影响关系可能有:
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互斥。很多资源是进程互斥使用的,例如:CPU、打印机、数据等。
同步(协作)。同步是指一个进程的执行会因等待另一进程的某个事件而受其影响。相应地,异步是指两个进程的执行步调和速度不相互影响。
通信。进程之间需要交换数据。
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实际上,在并发环境下,不存在完全独立的进程。进程间至少存在互斥关系(对资源的并发共享、互斥使用)。
上述互斥、同步或通信关系,有些是隐式的,例如对CPU的互斥使用是通过进程状态转换和进程切换来实现的;有些是显式的,需要专门的机制来实现。显式地实现上述关系的机制称为进程通信机制。
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本章主要目录
进程同步的基本概念
信号量机制
经典进程同步问题
管程机制
进程通信
线程
总结本章基础要点
练****及参考答案
实战练****br/>2017/7/14
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进程同步的主要任务,是使并发执行的进程之间有效地共享资源和相互合作,使程序的执行具有可再现性。
所谓进程同步是指,对多个相关进程在执行次序上的协调。这些进程相互合作,在一些关键点上可能需要互相等待或互通消息。意味着它们的运行有一个既定的先后次序。所谓同步控制就是让它们按照这个既定的次序来运行。
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进程同步的基本概念
临界资源
临界区
一、临界区的定义和进入
二、同步机制应遵循的准则
利用软件方法解决进程互斥问题
利用硬件方法解决进程互斥问题
一、中断屏蔽方法
二、利用Test-and-Set指令实现互斥
三、利用Swap指令实现进程互斥
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临界资源
生产者—消费者问题及其同步技术是由Dijkstra(狄克斯特拉)于1965年提出的。计算机系统中的许多问题都可以将它归结为生产者和消费者问题。又称有界缓冲区问题bounded-buffer,实质上讨论的是并发进程之间交换数据,而交换数据的双方速度不匹配的问题。
生产者生产消息,供消费者消费。设置一个具有n个缓冲区的缓冲池,生产者将生产的消息放入一个缓冲区中,消费者从一个缓冲区中取一个消息消费。
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生产者进程和消费者进程,必须保持同步,即不允许消费者到一个空缓冲区取消息,也不允许生产者进程向一个已装满消息且尚未被取走的缓冲区中去投放消息。
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用n个元素的数组实现缓冲池。
用整型变量in表示下一个可投放消息的缓冲区,in:=(in+1) mod n。
用整型变量out表示下一个可获取消息的缓冲区,out=(out+1) mod n。
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