操作系统进程互斥及同步-互斥.ppt

进程之间的约束关系
程序并发执行的相互制约
间接的相互制约关系 —— 资源共享（竞争资源系统）
干脆的相互制约关系 —— 公共变量（进程协作）
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1. 进程互斥的概念
临界资源
例1：x代表某航班机座号，p1和p2的状态，耗费CPU时间
开锁原语
算法 unlock
输入：锁变量w
输出：无
{
w=0；∕*开锁*∕
}
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2. 信号灯和P、V操作
什么是信号灯
信号灯是一个确定的二元组(s，q)，s是一个具有非负初值的整型变量，q是一个初始状态为空的队列。操作系统利用信号灯的状态对并发进程和共享资源进行限制和管理。
信号灯
信号灯是整型变量。
变量值 ≥ 0 时，表示绿灯，进程执行；
变量值  0 时，表示红灯，进程停止执行。
留意：创建信号灯时，应精确说明信号灯 s 的意义和初值 (这个初值 绝不能为负值)。
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P 操作
P 操作的定义
对信号灯s的 p操作记为 p(s)。p(s)是一个不行分割的原语操作，即取信号灯值减1，若相减结果为负，则调用p(s)的进程被阻，并插入到该信号灯的等待队列中，否则可以接着执行。
P 操作的实现
入 口
S-1 → S
S≥0 ?
转进程调度
返回
入信号灯等待队列
置“等待状态”
≥0
 0
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V 操作
V 操作的定义
对信号灯s的 v操作记为 v(s)。v(s)是一个不行分割的原语操作，即取信号灯值加1，若相加结果大于零，进程接着执行，否则，要帮助唤醒在信号灯等待队列上的一个进程。
V 操作的实现
入 口
S+1 → S
从信号灯的等待队列中取出首元素
入就绪队列
置“就绪状态”
返回
S≤0 ?
>0
PV操作是通过原语实现的
进程互斥的实现
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1. 用上锁原语和开锁原语实现进程互斥
框图描述
上锁原语
进入临界区csa
进程 pa
开锁原语
上锁原语
进入临界区csb
进程 pb
开锁原语
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程序描述
程序 task1
main( ) {
int w=1； ∕* 互斥锁 *∕
cobegin 
pa( )；
pb( )；
coend
}
47
程序描述
pa( )
{

lock(w)；
csa ；
unlock(w)；

}
pb( )
{

lock(w)；
csb ；
unlock(w)；

}
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2. 用信号灯的P、V操作实现互斥
框图描述
设：mutex为互斥信号灯，初值为1。
p(mutex)
进入临界区csa
进程 pa
v(mutex)
p(mutex)
进入临界区csb
进程 pb
v(mutex)
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程序 task2
main( )
{
int mutex=1； ∕* 互斥信号灯 *∕
cobegin
pa( )；
pb( )；
co