同步与互斥实现方法.ppt

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1、第八讲同步与互斥实现方法目的与要求：理解互斥问题的硬件实现方法；掌握信号量机制及使用它解决进程同步互斥问题的方法。重点与难点：信号量实现及使用。作业：1，2，4，13（没做7题请补做）4.2.3实现临界段的硬件方法利用处理机提供的特殊指令实现临界区加锁单处理机系统常见硬件指令有:一.屏蔽中断ParbeginA(amount){disableInterrupt();R1=balance;R2=amount;R1=R1+R2;balance=R1;enableInterrupt();};B(amount){disableInterru

2、pt();R1=balance;R2=amount;R1=R1-R2;balance=R1;enableInterrupt();};Parend;多处理机系统硬件指令有:一、“Test_and_Set”指令。该指令功能描述为：FunctionTest_and_Set（Vartarget：boolean）:boolean；beginTest_and_Set=target；Target=true；end；二、“Swap”指令。该指令功能描述为：ProcedureSwap（Vara,b：boolean）；Vartemp：boo

3、lean；begintemp=a；a=b；b=temp；end；设Lock为全局布尔变量，利用Test&Set指令，即可实现对临界区的加锁与解锁：RepeatwhileTest&Set(lock)doskipcriticalsectionlock=false;non-criticalsectionUntilfalse;“test&set”读后置1指令实例：T&SRi,Aj解释为将(Aj)地址所指内存单元内容读到Ri寄存器中,同时将1置入Aj所指的内存单元中.设Lock为临界段锁变量，则安排如下指令，即可实现加锁与解锁：*

4、临界段非临界段A1<＝&Lock;（将Lock单元地址送A1寄存器。Lock单元初始值为0）Loop:T&SR1,A1;JRNR1,Loop;(If(R1=1)thengotoLoop)A1<=&Lock;(A1)<=0;(0置Lock内存单元)设Lock为全局布尔变量（初值为假），每个进程设一个局部布尔变量Key。利用Swap指令，可实现对临界区的加锁与解锁。Repeatkey=true;repeatSwap(lock,key);untilkey=false;criticalsectionlock=false;non-criti

5、calsectionUntilfalse;4.2.4信号量信号量机构：“信号量”、“P、V操作”。信号量S为一整型变量：P(S):WhileS≤0doskip；S=S-1；V（S）：S=S＋1；P、V操作是两条原语，即保证P、V操作对变量S的访问是互斥操作。一.原语概念与实现原语：指完成某种功能且不被分割或不被中断执行的操作序列。原语可通过硬件实现不可中断性；或通过实现临界段的元方法达到不被中断。实现临界段的元方法:屏蔽中断(只用于单机)加硬锁。下面我们用屏蔽中断方法实现P（s）和V（s）的原子性。P（s）{DisableInte

6、rrupt();while（s≤0）do{enableInterrupt();DisableInterrupt();}；s=s-1；enableInterrupt();}V（s）{DisableInterrupt();s=s+1；enableInterrupt();}二、信号量的使用(互斥与同步)互斥：用于n个进程的临界段互斥，n进程共享一个信号量mutex,初值为1，任一进程Pi的结构为：P(mutex)V(mutex)临界段非临界段repeatUntilfalse同步：有P1、P2两进程，必须在P1执行完S1语句后，P2才能

7、执行S2。需同步的两进程共享信号量synch，初值为0。ParbeginP2:beginP1:begin……S1;V(synch);……end;……P(synch);S2;……end;Parend;S1S2S3S4S5S6S7请用并行语句和PV操作描述操作系统实现信号量时与进程调度相结合，消除忙等待现象。原则是：在P操作循环等待的地方加入放弃处理机/挂入等待队列动作，在V操作时，从等待队列中摘取进程变为就绪态。（P、V原语本身的互斥操作通过屏敝中断或为信号量加硬锁实现）三.信号量的具体实现1、信号量定义typeSemaphore=

8、recordvalue:integer;一个数型变量L:Listofprocess;一个PCB队列end;2、P操作P(S):S.Value=S.value–1;IfS.value<0then保存现场，将本进程挂入S.L队列，重新调度。3、V操作V