操作系统ch3进程同步

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1、第三章进程的同步与通信进程互斥信号量和Ｐ、Ｖ操作进程同步经典的进程同步问题进程通信1进程互斥基本概念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用上锁开锁原语实现进程互斥2案例与时间有关的错误:一飞机订票系统，两个终端，运行T1、T2进程T1:T2:......Read(x);Read(x);ifx>=1thenifx>=1thenx:=x-1;x:=x-1;write(x);write(x);......3基本概念（1）同步：对于进程操作的时间顺序所加的某种限制，如操作Ａ应在Ｂ之前执行。互斥：同步的特例，多个操作决不能同时执行，如：操作Ａ和操作Ｂ不能在同时执行。（注意：理解不

2、能同时执行的准确含义）4基本概念（2）临界资源(criticalresource)：一次仅允许一个进程访问的资源。如：进程ＡＢ共享一台打印机，若让它们交替使用则得到的结果肯定不是我们希望的。临界资源可能是硬件，也可能是软件：变量，数据，表格，队列等。并发进程对临界资源的访问必须作某种限制，否则就可能出与时间有关的错误，如：联网售票。5基本概念（3）临界区(criticalsection)：临界段，在每个程序中，访问临界资源的那段程序。注意：临界区是对某一临界资源而言的，对于不同临界资源的临界区，它们之间不存在互斥。如有程序段A、B是关于变量X的临界区，而C、D是关于变量Y的临界区，那么，A

3、、B之间需要互斥执行，C、D之间也要互斥执行，而A与C、B与D之间不用互斥执行。6解决互斥的准则为了禁止两个进程同时进入临界区内，可以采用软件办法或系统提供的同步机构来协调它们的关系。但是，不论用什么办法都要遵循下述准则：1、当有若干进程欲进入它的临界区时，应在有限时间内使进程进入临界区。换言之，它们不应相互阻塞而致使彼此都不能进入临界区2、每次至多有一个进程处于临界区。3、进程在临界区内仅逗留有限的时间。7软件方法解决进程互斥现在很少用软件方法解决互斥，但通过学习软件解法能使读者了解到，在早期进程互斥问题的解决并不是一件很简单的事。假如有两个进程Pi和Pj，它们共享一个临界资源R。如何用

4、软件方法使进程Pi和Pj能互斥地访问R。下面介绍四个算法。8算法1设整型变量turn，用于指示被允许进入临界区的进程的编号，即若turn=i，表示进程Pi可进入。turn=j表示进程Pj可进入。9算法1的实现进程Pi:RepeatWhileturn<>idono_op;Criticalsectionturn:=j;OthercodeUntilfalse;10算法1的问题该算法可确保每次只允许一个进程进入临界区。但它强制两个进程轮流进入。如当Pi退出时将turn置为j，以便Pj能进入，但Pj暂不需要进入，而这时Pi又需要进入时，它无法进入。这不能保证准则1。11算法2设varflag:arr

5、ay[0..1]ofboolean，若flag[i]=true，表示进程Pi正在临界区内。flag[i]=false表示进程Pi不在临界区内。若flag[j]=true，表示进程Pj正在临界区内。flag[j]=false表示进程Pj不在临界区内。12算法2的实现Pi进程：RepeatWhileflag[j]dono_op;flag[i]:=true;Criticalsectionflag[i]:=false;OthercodeUntilfalse;13算法2的问题该算法可确保准则1。但又出现新问题。当pi和pj都未进入时，它们各自的访问标志都为false。如果pi和pj几乎同时要求进入，

6、它们都发现对方的标志为false，于是都进入了。这不能保证准则2。14算法3算法2的问题在于：当进程Pi观察到进程Pj的标志为false后，便将自己的标志由false改为true，而正是在这两步之间，可能发生进程切换。当Pj运行时，它会观察到Pi的标志为false，从而可以将自己的标志设为true，并进入临界区。若在临界区的执行过程中发生了进程切换，Pi可能获得处理机而进入临界区。在算法3中，设varFlag:array[0..1]ofboolean，若flag[i]=true，表示进程Pi希望进入临界区内。若flag[j]=true，表示进程Pj希望进入临界区。15算法3的实现Pi进程：

7、Repeatflag[i]:=true;Whileflag[j]dono_op;Criticalsectionflag[i]:=false;OthercodeUntilfalse;16算法3的问题该算法可确保准则2。但又出现新问题。它可能造成谁也不能进入。如，当pi和pj几乎同时都要进入，分别把自己的标志置为true，都立即检查对方的标志，发现对方为true.最终谁也不能进入。这不能保证准则1。17算法4（正确算法）组合