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《第4章進程管理-2》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、（四）進程互斥一、進程互斥的概念1.臨界資源例1：兩個進程A、B共享一臺打印機若不加以控制，兩個進程的輸出結(jié)果可能交織在一起，很難區(qū)分。例2：兩個進程共享一個變量x設：x代表某航班已賣出的機座數(shù)，初值為0。p1和p2為兩個售票進程，功能是對共享變量x的值加1。這兩個進程在一個處理機C上并發(fā)執(zhí)行，分別具有內(nèi)部寄存器r1和r2。兩進程并發(fā)執(zhí)行的兩種可能次序:序列A序列Bp1:r1:=x;p1:r1:=x;r1:=r1+1;p2:r2:=x;x:=r1;r2:=r2+1;P2:r2:=x;x:=r2;r2:=r2+1;p1:r1:=r1+1;x:=r2;x:=r1;執(zhí)行結(jié)果：x=2執(zhí)行結(jié)果：x=1特
2、點：當兩個進程公用一個變量時，它們必須順序的訪問，一個進程對公用變量操作完畢后，另一個進程才能去訪問和修改這一變量。（1）什么是臨界資源我們把一次（一段時間內(nèi)）僅允許一個進程使用的資源稱為臨界資源。許多物理設備，如輸入機、打印機、磁帶機等都具有這種性質(zhì)。軟件資源，如公用變量、數(shù)據(jù)、表格、隊列等也都具有這一特點。（2）什么是臨界區(qū)每個進程中訪問臨界資源的那段程序段稱為臨界區(qū)（臨界段）。（3）什么是互斥在操作系統(tǒng)中，當某一進程正在訪問某一存儲區(qū)域時，就不允許其他進程來讀出或者修改存儲區(qū)的內(nèi)容，否則，就會發(fā)生后果無法估計的錯誤。進程間的這種相互制約的關系稱為互斥。例如：進程A正在執(zhí)行CSa段時，進程
3、B就不能進入CSb段執(zhí)行。進程A進程B……x=0CSbx=x+1CSa……x=x+1…操作系統(tǒng)如何保證進程的互斥呢？（1）保證進入當有若干個進程欲進入臨界區(qū)時，應在有限的時間內(nèi)使其進入；（2）排它性每次至多有一個進程處于臨界區(qū)；（3）有限性進程在臨界區(qū)內(nèi)僅逗留有限的時間。?這些原則如何實現(xiàn)呢？二.鎖和上鎖、開鎖操作1.什么是鎖用變量w代表某種資源的狀態(tài)，w稱為“鎖”2.進程使用臨界資源的操作每個臨界資源設置一個鎖位:0:資源可用1:資源占用。鎖操作：1.考察鎖位的值；2.若原來的值是為“0”，將鎖位置為“1”（占用該資源）；3.若原來值是為“1”，（該資源已被別人占用），則轉(zhuǎn)到1。開鎖操作：進
4、程使用完資源后，將鎖位置為“0”，稱為開鎖操作。3.上鎖原語和開鎖原語（1）上鎖原語算法lock輸入：鎖變量w輸出：無{test：if(w為1)gototest;/*測試鎖位的值*/elsew=1;/*上鎖*/}（2）開鎖原語算法unlock輸入：鎖變量w輸出：無{w=0;/*開鎖*/}問題：（1）效率低。當鎖已上時，當前上鎖的進程忙等；（2）無法實現(xiàn)。當鎖已上時，當前上鎖（原語）的進程占有CPU不放，誰來開鎖呢？死鎖！改進的算法算法：lock（w）輸入：W（鎖變量）輸出：無{if（w==1）sleep(pri,w);W=1；/*上鎖*/}算法：unlock（w）輸入：W（鎖變量）輸出：無{i
5、f（等待W隊列不空）wakeup(w)；W=0；/*開鎖*/}4.用上鎖原語和開鎖原語實現(xiàn)進程互斥上鎖原語開鎖原語進入臨界區(qū)CSa進程A上鎖原語開鎖原語進入臨界區(qū)CSb進程B三.信號燈和P、V操作什么是信號燈信號燈是整型變量。a≥0時，表示綠燈，進程可繼續(xù)執(zhí)行。a<0時，表示紅燈，進程停止執(zhí)行。信號燈是一個確定的二元組（s，q），s是一個具有非負初值的整型變量，q是一個初始狀態(tài)為空的隊列。操作系統(tǒng)利用信號燈的值對并發(fā)進程和共享資源進行控制和管理。注意：創(chuàng)建信號燈時，應準確說明信號燈s的意義和初值（這個初值絕不能為負值）。2.P、V操作信號燈的值只能由P、V操作來改變。（1）P操作P操作定義對信
6、號燈s的P操作記為P（s）。P（s）是一個不可分割的原語操作，即取信號燈值減1，若相減結(jié)果為負，則調(diào)用P（s）的進程被阻，并插入到該信號燈的等待隊列中，否則可以繼續(xù)執(zhí)行。入口s=s-1s>=0入信號燈等待隊列置“等待狀態(tài)”轉(zhuǎn)進程調(diào)度返回YNP操作原語的實現(xiàn)（2）V操作V操作定義對信號燈s的V操作記為V（s）。V（s）是一個不可分割的原語操作，即取信號燈值加1，若相加結(jié)果大于零，進程繼續(xù)執(zhí)行，否則，要幫助喚醒在信號燈等待隊列上的一個進程。入口s=s+1S<=0從該信號燈的等待隊列中取出首元素置“就緒狀態(tài)”轉(zhuǎn)進程調(diào)度YN入就緒隊列返回V操作原語的實現(xiàn)3.用信號燈的P、V操作實現(xiàn)進程互斥設：mute
7、x為互斥信號燈，初值為1，表示臨界資源未被占用。（1）框圖描述P(mutex)V(mutex)進入臨界區(qū)CSa進程PaP(mutex)V(mutex)進入臨界區(qū)CSb進程Pb（2）程序描述Main(){intmutex=1;/*互斥信號燈*/cobeginPa（）；Pb（）；coend}Pa(){…P(mutex);CSa;V(mutex);…}Pb(){…P(mutex);CSb;V(mutex
