第三章進(jìn)程管理4

復(fù)習(xí)進(jìn)程間的制約關(guān)系有哪兩種？什么是臨界區(qū)什么是互斥？信號(hào)量的含義？P原語(yǔ)用于何時(shí)？V原語(yǔ)用于何時(shí)？第三章進(jìn)程管理*進(jìn)程同步進(jìn)程間的制約關(guān)系1）間接制約：進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)－－獨(dú)占分配到的部分或全部共享資源，“互斥”。進(jìn)程間要通過(guò)某種中介發(fā)生聯(lián)系，是無(wú)意識(shí)安排的，可發(fā)生在相關(guān)進(jìn)程之間，也可發(fā)生在無(wú)關(guān)進(jìn)程之間2）直接制約：進(jìn)行協(xié)作－－等待來(lái)自其他進(jìn)程的信息，“同步”。進(jìn)程間的相互聯(lián)系是有意識(shí)的安排的，直接作用只發(fā)生在相關(guān)進(jìn)程間進(jìn)程同步指系統(tǒng)中一些進(jìn)程需要相互合作，共同完成一項(xiàng)任務(wù)。具體說(shuō)，一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行到某一點(diǎn)時(shí)要求另一伙伴進(jìn)程為它提供消息，在未獲得消息之前，該進(jìn)程處于等待狀態(tài)，獲得消息后被喚醒進(jìn)入就緒態(tài)進(jìn)程同步例1：計(jì)算進(jìn)程Pc和打印進(jìn)程Pp合作完成計(jì)算和打印任務(wù)。兩個(gè)進(jìn)程共同使用同一個(gè)緩沖區(qū)Buf，Pc反復(fù)把數(shù)據(jù)放入Buf，Pp反復(fù)將Buf中的數(shù)據(jù)打印輸出。緩沖區(qū)BufPcPp計(jì)算打印放入數(shù)據(jù)條件：緩沖區(qū)空取出數(shù)據(jù)條件：緩沖區(qū)滿進(jìn)程同步不采取任何制約措施：Pc:

A:localcountRepeatcount

BufUntilcount=空計(jì)算

Buf

計(jì)算結(jié)果

GotoAPp:

B:localprintRepeatprint

BufUntilprint≠空打印

Buf

清除Buf

GotoB進(jìn)程同步缺點(diǎn)：由于反復(fù)測(cè)試語(yǔ)句的存在，造成CPU時(shí)間的極大浪費(fèi)，這是操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求不允許的解決：直接制約的進(jìn)程互相給對(duì)方進(jìn)程發(fā)送信號(hào)，告之執(zhí)行條件已具備進(jìn)程同步例1：進(jìn)程Pc和Pp合作完成計(jì)算和打印任務(wù)計(jì)算進(jìn)程Pc將計(jì)算結(jié)果放入Buf后，給打印進(jìn)程Pp發(fā)送“非空”信號(hào)打印進(jìn)程Pp將Buf中數(shù)據(jù)清除后，給計(jì)算進(jìn)程Pc發(fā)送“空”信號(hào)進(jìn)程同步緩沖區(qū)bufPcPp計(jì)算打印非空空放了一個(gè)蘋(píng)果盤(pán)子滿了蘋(píng)果吃了盤(pán)子空了進(jìn)程同步同步：在異步環(huán)境（執(zhí)行起始時(shí)間隨機(jī)，速度獨(dú)立）下的一組并發(fā)進(jìn)程，因直接制約互相發(fā)送消息而進(jìn)行合作、互相等待，使得各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過(guò)程合作進(jìn)程：具有同步關(guān)系的一組并發(fā)進(jìn)程消息（事件）：合作進(jìn)程間互相發(fā)送的信號(hào)用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步可把各進(jìn)程之前發(fā)送的消息作為信號(hào)量看待私用信號(hào)量：只與制約進(jìn)程及被制約進(jìn)程有關(guān)，用于同步公用信號(hào)量：與整組并發(fā)進(jìn)程有關(guān)，用于互斥用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步例1：進(jìn)程Pc和Pp合作完成計(jì)算和打印任務(wù)解：1）設(shè)私用信號(hào)量Bufempty表示buf

空，Buffull表示buf滿

2）設(shè)初始值Bufempty=1，Buffull=0，表示當(dāng)前緩沖區(qū)空緩沖區(qū)bufPcPp計(jì)算打印放入數(shù)據(jù)條件：緩沖區(qū)空取出數(shù)據(jù)條件：緩沖區(qū)滿用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步3）描述：Pc:A:P(Bufempty);

計(jì)算

buf

計(jì)算結(jié)果

V(Buffull);

GotoA;Pp:B:P(Buffull);

打印

Buf

清除Buf

V(Bufempty);

GotoB;用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步例2：設(shè)公共汽車上，司機(jī)和售票員的活動(dòng)如下。在汽車不斷到站停車、行駛過(guò)程中，這兩個(gè)活動(dòng)有什么同步關(guān)系？用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)他們的同步。司機(jī)P1

P2售票員

啟動(dòng)關(guān)門(mén)

正常運(yùn)行售票

到站停開(kāi)門(mén)用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步解：1）設(shè)私用信號(hào)量close表示售票員是否關(guān)門(mén)，stop表示車輛是否停止到站

2）設(shè)初始值close=1，stop=0，表示車在運(yùn)行

3）描述：P1:A:P(close)

啟動(dòng)行車停車

V（stop）

GotoAP2:B:P(stop)

開(kāi)門(mén)

關(guān)門(mén)

V（close）售票

GotoB用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步例3：兩個(gè)同步進(jìn)程共同使用多個(gè)緩沖區(qū)的情況PaPbBuf1Buf2Bufn用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步解：1）設(shè)私有信號(hào)量Bufempty表示空緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)，Buffull表示滿緩沖區(qū)的個(gè)數(shù)

2）設(shè)初始值Bufempty=n，Buffull=0用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步

3）描述：Pa:deposit(data):Pb:remove(data)A:localxB:localx

P(Bufempty);P(Buffull);

選擇一個(gè)空Buf(x)；選擇一個(gè)滿Buf(x)

Buf(x)datadataBuf(x)

Buf(x)置滿標(biāo)記Buf(x)置空標(biāo)記

V(Buffull);V(Bufempty);

GotoA;GotoB;用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步注意：1）Bufempty初始值為n，表示初始時(shí)n個(gè)緩沖區(qū)均為空2）x是緩沖區(qū)號(hào)3）Pa中的Buf(x)置滿標(biāo)記是為了按FIFO方式選擇緩沖區(qū)時(shí)可知Buf(x)是滿的，Pb中的Buf(x)置空標(biāo)記的作用類似。都是便于搜索和區(qū)別空緩沖區(qū)和非空緩沖區(qū)用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步例4：兩個(gè)進(jìn)程PA和PB通過(guò)兩個(gè)FIFO緩沖區(qū)隊(duì)列連接（設(shè)緩沖區(qū)隊(duì)列的緩沖區(qū)個(gè)數(shù)都為n個(gè)），每個(gè)緩沖區(qū)長(zhǎng)度等于傳送消息長(zhǎng)度。進(jìn)程PA和PB之間的通信滿足如下條件：（1）至少有一個(gè)空緩沖區(qū)存在時(shí)，相應(yīng)的發(fā)送進(jìn)程才能發(fā)送一個(gè)消息。（2）當(dāng)緩沖隊(duì)列中至少存在一個(gè)非空緩沖區(qū)時(shí)，相應(yīng)的接收進(jìn)程才能接收一個(gè)消息。用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步試描述進(jìn)程PA調(diào)用的發(fā)送過(guò)程send(1,m)和接收過(guò)程receive(2,m)。這里1和2分別代表緩沖隊(duì)列1和緩沖隊(duì)列2，m代表消息。PAPB緩沖區(qū)隊(duì)列1緩沖區(qū)隊(duì)列2用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步解：1）設(shè)私有信號(hào)量bufempty[1],buffull[1],bufempty[2],buffull[2]用于進(jìn)程PA和PB之間進(jìn)行同步2）設(shè)初始值bufempty[1]=n,buffull[1]=0,bufempty[2]=n,buffull[2]=0用P、V原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步3）描述receive(2,m)BeginLocalxP(buffull[2])

按FIFO方式選擇一個(gè)滿緩沖區(qū)buf(x)

消息m

Buf(x)

buf(x)置空標(biāo)記

V(bufempty[2])E