《进程的同步》PPT课件

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1、2.1进程的概念2.2进程控制2.3进程同步2.4进程通信2.5线程第2章进程管理2.3进程的同步进程的引入虽然改善了系统的资源利用率和提高了系统的吞吐量，但是进程的异步性，特别是它们在争用临界资源时，会给系统造成一定的混乱。为了解决这个问题，提出了进程同步的概念。程序（间）并发执行的特征：程序运行时独占资源程序aN=3;print(N)N=N+1print(N)K=5;print(K)K=K+1print(K)程序b顺序执行ab打印结果：3456并发执行ab1234567812345678打印结果：3546资源非封闭进程的同步进程同步问题的提出进程异步推进可能造成混乱

2、混乱可能导致不可再现进程同步目标维持进程并发性以提高系统效率进程执行异步（断续）资源的非封闭（共享）结果不可再现进程同步进程间相互合作资源有效共享结果可再现进程间的两种主要关系进程间的关系与进程间的独立性进程间的关系是在进程间相对独立的前提下发展的独立获得资源独立调度进程间的同步关系（一）正常行车到站停车开车售票开车门关车门司机售票员合作合作检查车况维持秩序获得打印数据进程间的同步关系（二）打印进程1打印进程2打印打印互斥获得打印数据进程间的同步关系（三）计算进程打印进程计算结果送到Buffer从Buffer中取数Buffer互斥完成数据计算打印通知打印进程打印通知计算

3、进程送下一个数合作进程间的同步关系相互合作竞争资源司机与售票员多个打印者计算者与打印者？其他例子流水线生产仓库两个队篮球比赛两种形式的制约关系间接相互制约关系---------源于资源共享,产生互斥问题直接相互制约关系----------源于进程间合作,产生同步问题正常行车到站停车开车售票开车门关车门司机售票员同步同步到站停车否是检查车况维持秩序否关车门是同步实现初探（二）打印进程1打印进程2打印打印互斥获得打印数据获得打印数据打印机可用？设置打印机为不可用是否打印机可用？设置打印机为不可用是否同步实现初探（三）计算进程打印进程计算结果送到Buffer从Buffer中取

4、数Buffer互斥互斥向打印进程发信号通知其从Buffer里取数Buffer空？否是完成数据计算打印向计算进程发信号通知其向Buffer送数Buffer空？否是合作进程间的同步关系进程同步时面临的两种主要关系相互合作竞争资源司机与售票员多个打印者计算者与打印者事件、设备等抽象为资源对进程间关系的处理变为对资源的访问方式2.3.1同步的概念总结：两种制约关系1．资源共享(进程互斥、进程间的间接相互制约）2．相互协作（进程同步、直接相互制约）进程同步的任务•保证各进程能互斥地访问这些资源（有效地共享资源）。•保证协作进程或线程的顺序执行，使它们不会出现与时间有关的差错，对数

5、据的一致性进行维护（有效地相互合作）。临界资源临界资源：在一段时间内只允许一个进程访问的资源•对临界资源的访问必须采用互斥的方式进行，以实现对资源的共享。怎样才能保证并发执行结果的正确性呢？如果我们把两个进程中使用公共变量有关的语句，各自都抽象为一个顺序的执行单位，也就是说，保证任何一个进程即使运行到其中这些语句时被打断，在它下一次被调度到而继续执行直到退出这些语句之前，另一个进程不允许进入使用公共变量的语句执行，也就一定能保证那些语句总能被顺序地执行，显然其执行结果也一定是正确的2.3.1.3临界区问题临界区的概念：将多个进程访问临界资源的那一段程序代码称为临界区。•

6、在临界区中，进程能改变变量的值，更新数据表或写文件等。•系统只允许一个进程在临界区执行，而不允许其它进程进入临界区。•解决临界区问题必须遵循的原则：1.当某一时刻没有进程处于临界区内时，相应的临界资源处于空闲状态。因而可允许一个请求进入临界区进程立即进入临界区，以有效地利用临界资源。2.如果此时已有进程进入临界区，则其它试图进入临界区的进程必须等待，以保证各进程互斥地访问临界资源。3.当某个进程申请进入临界区时，它应在有限时间内获得系统的响应，而能够进入临界区，以免进程陷入无限等待状态。4.当进程不能进入临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入忙等待状态。1空闲让进；2

7、忙则等待；3让权等待；4有限等待；临界区临界区进入区临界区退出区进入区临界区退出区........................阻塞等待资源释放改变资源状态释放资源唤醒等待进程进程1进程22.3.2同步的实现解决临界区问题可以用软件或硬件实现。使用硬件实现进程的同步，可以使用户的编程任务更容易且系统的效率更高。1．关中断•使用关中断解决单处理器环境下临界区的问题。•使用关中断不能解决多处理器环境下临界区的问题。•关闭中断将延误处理器的处理时间，使系统性能下降。锁机制临界资源锁机制例：商场的试衣间是互斥资源是临界资源是共享资源每个顾客必须