孫鐘秀操作系統(tǒng)ch并發(fā)進(jìn)程

操作系統(tǒng)教程(第4版)第三章并發(fā)進(jìn)程主講教師：王慧嬌E-mail:whj@手機(jī)Q:248886622答疑時間：周二14:00-15:30第三章并發(fā)進(jìn)程3.1并發(fā)進(jìn)程3.2臨界區(qū)管理3.3信號量與PV操作3.4管程3.5進(jìn)程通信3.6死鎖3.7Linux同步機(jī)制和通信機(jī)制3.8Windows2003同步機(jī)制和通信機(jī)制3.1并發(fā)進(jìn)程3.1.1順序程序設(shè)計3.1.2進(jìn)程的并發(fā)性3.1.3進(jìn)程的交互（InteractionAmongProcesses）：協(xié)作和競爭前驅(qū)圖(1)前驅(qū)圖是一個有向無循環(huán)圖，圖中的每個結(jié)點可以表示一條語句、一個程序段或一個進(jìn)程，結(jié)點間的有向邊表示兩個結(jié)點之間存在的偏序或前驅(qū)關(guān)系“→”：→＝{（Pi,Pj）|Pi必須在Pj開始之前完成}前驅(qū)圖(2)

如果（Pi,Pj）∈→（也可以寫成Pi→Pj），則稱為Pi是Pj的直接前驅(qū)，而Pj是Pi的直接后繼。若存在一個序列Pi→Pj→…→Pk，則稱Pi是Pk的前驅(qū)，而Pk是Pi的后繼。在前驅(qū)圖中，沒有前驅(qū)的結(jié)點稱為初始結(jié)點，沒有后繼的結(jié)點稱為終止結(jié)點。前驅(qū)圖示例3.1.1順序程序設(shè)計

把一個具有獨立功能的程序獨占處理機(jī)直至最終結(jié)束的過程稱為程序的順序執(zhí)行。如果完成一個任務(wù)需要若干不同的程序，則這些程序在時間上也按調(diào)用次序嚴(yán)格有序執(zhí)行（程序外部的順序性）順序程序設(shè)計是把一個程序設(shè)計成一個順序執(zhí)行的程序模塊，不同程序也按順序執(zhí)行。程序的順序執(zhí)行(a)程序的順序執(zhí)行(b)三條語句的順序執(zhí)行I1C1P1I2C2P2S1S2S3程序順序執(zhí)行的特點：程序執(zhí)行的順序性程序環(huán)境的封閉性程序執(zhí)行結(jié)果的確定性計算過程的可再現(xiàn)性程序順序執(zhí)行的例子

while(1){input，process，output}78輸入機(jī)處理器磁帶機(jī)130150228280300378430450時間處理器利用率：52/(78+52+20)≈35%3.1.2進(jìn)程的并發(fā)性

程序的并發(fā)執(zhí)行：若干個程序段同時在系統(tǒng)中運行，這些程序段的執(zhí)行在時間上是重疊的，一個程序段的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個程序段的執(zhí)行已經(jīng)開始，即使這種重疊是很小的一部分，也稱這幾個程序段是并發(fā)執(zhí)行的。并發(fā)性舉例例如：有兩個進(jìn)程A(a1、a2、a3)和B(b1、b2、b3)執(zhí)行順序執(zhí)行：a1、a2、a3、b1、b2、b3交替執(zhí)行：a1、b1、a2、b2、a3、b3從宏觀上看，并發(fā)性反映一個時間段中幾個進(jìn)程都在同一處理器上，處于運行還未運行結(jié)束狀態(tài)從微觀上看，任一時刻僅有一個進(jìn)程在處理器上運行。表示并發(fā)執(zhí)行的語句S0；

CobeginS1；S2；…；SnCoendSn+1

并發(fā)的實質(zhì)

※并發(fā)的實質(zhì)是一個處理器在幾個進(jìn)程之間的多路復(fù)用

※并發(fā)是對有限的物理資源強(qiáng)制行使多用戶共享，消除計算機(jī)部件之間的互等現(xiàn)象，以提高系統(tǒng)資源利用率。順序執(zhí)行while(1){input，process，output}并發(fā)執(zhí)行while(1){input，send}while(1){receive，process，send}while(1){receive，output}圖圖78輸入機(jī)處理器磁帶機(jī)130150228306208286384364時間處理迷器利緊用率：（52迅*沸n）/（78點*n按+5稱2+止20）=67餓%并發(fā)季進(jìn)程并發(fā)航進(jìn)程念分類跪：無呢關(guān)的娃，交史互的括。無關(guān)忽的并橋發(fā)進(jìn)幸程：斃一組盲并發(fā)圓進(jìn)程美分別乒在不首同的拿變量幫集合揉上操畝作，洲一個之進(jìn)程根的執(zhí)白行與競其他飲并發(fā)埋進(jìn)程吩的進(jìn)司展無蘭關(guān)。交互棄的并哈發(fā)進(jìn)繳程，香共享誰某些斧變量兄，一老個進(jìn)呢程的事執(zhí)行誓可能繭影響盒其他風(fēng)進(jìn)程還的執(zhí)咐行結(jié)啊果，緊并發(fā)鎖的進(jìn)炸程之儀間具質(zhì)有制毒約關(guān)晶系。程序忙并發(fā)足執(zhí)行膝的特耕點：間斷振性失去控封閉迷性不可弱再現(xiàn)慌性程序腐與計天算不法再一泰一對半應(yīng)兩個挽并發(fā)帳進(jìn)程持共用披了一宏個公塌共變播量N，N＝10程序A..N=飼N+扎1;..程序B.Pr垃in銷t(題N)蕩;N=吩0;..（1）Pr捆in鳴t(踏N)繭;N=延N+印1;早N=犬0;（2）N=模N+壁1;吧N=忘0;Pr偶in道t(啦N)土;（3）N=隱N+袍1;艦Pr粱in音t(槽N)幅;N=謹(jǐn)0;Be丘rn千st月ei欣n條件并發(fā)腎進(jìn)程登的無辟關(guān)性星是進(jìn)傲程的冤執(zhí)行益與時阻間無世關(guān)的滿一個鏟充分峽條件轎，又砍稱為Be衣rn裳st西ei找n條件傭。R(杏pi騎)=漫{a姻1,貧a2畜,…寶an室}，表約示程暈序pi在執(zhí)佩行期殲間引踐用的效變量印集（謙讀集亭）W(值pi冊)=喘{b籠1,仙b2拘,…蜜bm偉}，表立示程充序pi在執(zhí)見行期磨間改火變的每變量圖集（后寫集允）若兩朋個程臉序的罵讀集感和寫慢集滿訴足以扣下關(guān)務(wù)系:R(倚p1痰)∩悶W(謀p2汁)∪受R(吉p2匙)∩袖W(煉p1辭)∪層W(寺p1栗)∩百W(礦p2染)=腳{}則并發(fā)發(fā)進(jìn)什程的愛執(zhí)行最與時淹間無氧關(guān)。Be娃r(nóng)n文st碧ei殿n條件塌舉例例如買，有森如下健四條線語句待：S1:洪a害:售=護(hù)x粒+坊yS2:斬b紫:裙=孩z疼+摧1S3:園c爸:蓋=味a驢–管b欣S講4:真w炭:=由c蓋+撒1于是闖有：R(你S1肺)=惑{x離,y傲},拌R配(S爺2)響={術(shù)z}，R(鈴S3橡)=莫{a俱,b萄}，R(廢S4綿)=觸{c聲}；W(遲S1銀)=認(rèn){a眠},鑒W哲(S介2)昆={商b}，W(碑S3蹤蝶)=過{c既}，W(轎S4晃)=功{w府}。S1和S2可并高發(fā)執(zhí)湊行，速滿足Be市rn量st愛ei褲n條件閉。其佳他語潮句并溝發(fā)執(zhí)幼行可殺能會子產(chǎn)生己與時熟間有欲關(guān)的弱錯誤刃。并發(fā)逢程序帖設(shè)計懸的優(yōu)怨點對于傅單處統(tǒng)理器囑系統(tǒng),可讓沫處理短器和甚各I/北O(jiān)設(shè)備瓦同時汗工作,發(fā)揮乎硬部周件的隸并行押能力標(biāo)。對于靠多處兄理器紫系統(tǒng),可讓迫各進(jìn)沫程在沸不同莖處理爆器上司物理連地并遮行，拐加快盤計算愧速度牲。簡化行了程必序設(shè)泄計任扣務(wù)。采用腰并發(fā)螺程序神設(shè)計廈的目排的充分棵發(fā)揮仙硬件趙的并鑒行性壁，提楊高系份統(tǒng)效里率。脖硬件科能并判行工喜作僅觸有了冶提高斗效率咬的可輔能性竄，硬扒部件另并行誰性的葉實現(xiàn)絡(luò)需要伸軟件政技術(shù)弓去利出用和針發(fā)揮個，這漂種軟秒件技勁術(shù)就劈燕是并露發(fā)程績序設(shè)票計。并發(fā)所程序涌設(shè)計垃是多潛道程敗序設(shè)翁計的灰基礎(chǔ)捧，多戶道程創(chuàng)序的隊實質(zhì)汁就是秤把并票發(fā)程戲序設(shè)冬計引秀入到廈系統(tǒng)臥中。與時誤間有摟關(guān)的殲錯誤對于梯一組肢交往性的并傍發(fā)進(jìn)卻程，蛇執(zhí)行瞎的相蔬對速興度無珍法相剛互控鞭制，刷各種窗與時淘間有斗關(guān)的住錯誤商就可搶能出簽現(xiàn)。與時購間有倚關(guān)錯始誤的這表現(xiàn)納形式安：結(jié)果冶不唯煤一永遠(yuǎn)背等待（結(jié)絕果不釋唯一裁）購凡買車慨票問禍題pr架oc嶼es蹲s渣Ti續(xù)(央i吸=袋1雹,年2失)va默r火Xi回:i巾nt娛eg董er莊;be丹gi幕n{按旅鋤客定假票要甚求找萍到Aj湖}；Xi嫌:夜=臺Aj焦;if險X尊i>巴=1搞t素he羊n促be報gi忽nXi按:=乖Xi符-1都;蕩Aj寒:=同Xi吼;{輸出瓜一張邪票}；en版del鈴se像{輸出素票已族售完}；en酬d;設(shè)有憤如下戀執(zhí)行峽順序仙：T1帳:斑x1南:=乖Aj碌x奴1=妹m(碼m>燃0)T2零:析x2坊:=刃Aj咬x增2=破m(役m>釘0)T2日:應(yīng)x2袋:=蔥x2卷-1僵;抓Aj勇:=千x2頸A憲j=慚m-揮1T1霞:染x1床:=炕x1小-1妨;泉Aj率:=竹x1行A倍j=暗m-屯1結(jié)果萬：把執(zhí)同一還張票麻買給榴了兩糟位不摟同的慎旅客（結(jié)醫(yī)果不犧唯一有）購世買車勺票問叫題（永震遠(yuǎn)等舅待）添內(nèi)存表管理宰問題pr吹oc利ed策ur態(tài)e草bo漢rr林ow毛(礦va災(zāi)r薦B:鞋in丈te潤ge房誠r)be拒gi苦nif只B牌>x鑼t物he步n{申請速進(jìn)程傍進(jìn)入儲等待縫隊列握等主軌存資煮源}x:每=x貴-B伏;{修改析主存響分配各表，價申請咐進(jìn)程綠獲得資主存席資源}en解d;pr拍oc握ed頸ur滲e存re益tu梨rn近(弱va橫r濕B:咽in敞te鋒ge古r)be井gi伴nx:磚=x斥+B斥;{修改概主存場分配瓦表}{釋放槳等主專存資動源的艱進(jìn)程}en臘d;（永補(bǔ)遠(yuǎn)等諸待）匆內(nèi)存于管理趕問題1.獨pr特oc四es粥s1調(diào)用bo嘩rr早ow，結(jié)翼果B>獲X2.僻pr惰oc組es胞s2調(diào)用re甩tu疏rn，執(zhí)愉行到碎“釋倡放等托待主聾存資曉源的扇進(jìn)程怨”，拋沒有乳進(jìn)程哪等待除，退下出3.飾pr授oc刪es菠s1執(zhí)行物“進(jìn)豎程進(jìn)盒入等仰待主閥存資律源隊逗列”4.如果冤以后緩沒有其他pr珠oc測es罰s再來歸還誰主存5.結(jié)果pr莊oc它es說s1處于齡永遠(yuǎn)飾等待別狀態(tài)3.盆1.仍3進(jìn)程到的交順往：翅競爭拘與協(xié)弓作（1）系統(tǒng)保中的徐多個然進(jìn)程按之間隱彼此蹲無關(guān)系統(tǒng)勻中的善多個暗進(jìn)程岔之間鑰彼此騙相關(guān)資源堂競爭萄的兩寬個控聰制問捧題：一個既是死翁鎖(D悲ea柱dl上oc臂k)問題濾，一個愁是饑絲式餓(S紫ta妻r(nóng)v穗at布io幫n)問題爪，既灑要解懷決饑潑餓問片題，蠅又要龜解決擴(kuò)死鎖鞋問題群。進(jìn)程燒的交槳往：賓競爭檔與協(xié)候作(2若)進(jìn)程漸互斥(M字ut改ua角l拾Ex南cl指us旁io駁n)進(jìn)程固互斥巖是指印若干巴個進(jìn)衫程因日相互章爭奪醬獨占簽型資楚源時瞎所產(chǎn)咳生的躲競爭持制約折關(guān)系倘。進(jìn)程到的交足往：碗競爭鑼與協(xié)股作(3獵)協(xié)作賄關(guān)系(1稿)?某些乖進(jìn)程婆為完僻成同寸一任蝕務(wù)需發(fā)要分掏工協(xié)昆作。?進(jìn)程頑同步輕指為削完成懸共同悼任務(wù)鞭的并位發(fā)進(jìn)擇程基車于某粥個條謠件來甩協(xié)調(diào)都它們伏的活距動，礎(chǔ)因為鈔需要膀在某亞些位躍置上好排定若執(zhí)行傍的先瘋后次者序而鄭等待桶、傳戀遞信棚號或貴消息飲所產(chǎn)普生的買協(xié)作水制約易關(guān)系貸。進(jìn)程賭的交么往：傷競爭鍬