计算机操作系统2-进程管理(ppt123)-经营管理(编辑修改稿)

计算机操作系统2-进程管理(ppt123)-经营管理(编辑修改稿)内容摘要：

” 现象的进程同步机制。 但在采取了 “ 让权等待 ” 的策略后 ， 又会出现多个进程等待访问同一临界资源的情况。 为此 ， 在信号量机制中 ， 除了需要一个用于代表资源数目的整型变量 value外 ， 还应增加一个进程链表 L， 用于链接上述的所有等待进程。 记录型信号量是由于它采用了记录型的数据结构而得名的。 它所包含的上述两个数据项可描述为： 第二章 进 程 管 理 type semaphore=record value:integer。 L:list of process。 end 相应地， wait(S)和 signal(S) procedure wait(S) var S: semaphore。 begin ∶ =。 if ＜ 0 then block(S,L) end procedure signal(S) var S: semaphore。 begin ∶ = +1。 if ≤0 then wakeup(S,L)。 end 第二章 进 程 管 理 在记录型信号量机制中 ， 资源的数目 ， 因而又称为资源信号量 ， 对它的每次 wait操作 ，意味着进程请求一个单位的该类资源 ， 因此描述为 ∶ =； 当 ＜ 0时 ， 表示该类资源已分配完毕 ， 因此进程应调用 block原语 ， 进行自我阻塞 ， 放弃处理机 ， 并插入到信号量链表。 可见 ， 该机制遵循了 “ 让权等待 ” 准则。 此时 的数目。 对信号量的每次 signal操作 ， 表示执行进程释放一个单位资源 ， 故 ∶ =+1操作表示资源数目加 1。 若加 1后仍是 ≤0， 则表示在该信号量链表中 ， 仍有等待该资源的进程被阻塞 ， 故还应调用 wakeup原语 ， 将 的第一个等待进程唤醒。 如果 1， 表示只允许一个进程访问临界资源 ， 此时的信号量转化为互斥信号量。 第二章 进 程 管 理 3. AND型信号量 在两个进程中都要包含两个对 Dmutex和 Emutex的操作 ， 即 process A: process B: wait(Dmutex)。 wait(Emutex)。 wait(Emutex)。 wait(Dmutex)。 若进程 A和 B按下述次序交替执行 wait process A: wait(Dmutex)。 于是 Dmutex=0 process B: wait(Emutex)。 于是 Emutex=0 process A: wait(Emutex)。 于是 Emutex=1 A process B: wait(Dmutex)。 于是 Dmutex=1 B阻塞 第二章 进 程 管 理 AND同步机制的基本思想是：将进程在整个运行过程中需要的所有资源 ， 一次性全部地分配给进程 ， 待进程使用完后再一起释放。 只要尚有一个资源未能分配给进程 ，其它所有可能为之分配的资源 ， 也不分配给他。 亦即 ， 对若干个临界资源的分配 ， 采取原子操作方式：要么全部分配到进程 ， 要么一个也不分配。 由死锁理论可知 ， 这样就可避免上述死锁情况的发生。 为此 ， 在 wait操作中 ， 增加了一个 “ AND”条件 ， 故称为 AND同步 ， 或称为同时 wait操作 ， 即 Swait(Simultaneous wait)定义如下： 第二章 进 程 管 理 Swait(S1, S2, …, Sn) if Si≥1 and … and Sn≥1 then for i ∶ = 1 to n do Si ∶ = Si1。 endfor else place the process in the waiting queue associated with the first Si found with Si＜ 1, and set the program count of this process to the beginning of Swait operation endif Ssignal(S 1, S 2, …, S n) for i∶ = 1 to n do Si=Si+1。 Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue. endfor。 第二章 进 程 管 理 4. 信号量集 Swait(S1, t1, d1, …, Sn, tn, dn) if Si≥t1 and … and Sn≥tn then for i∶ =1 to n do Si∶ =Sidi。 endfor else Place the executing process in the waiting queue of the first Si with Si＜ ti and set its program counter to the beginning of the Swait Operation. endif signal(S1, d1, …, Sn, dn) for i ∶ =1 to n do Si ∶ = Si+di。 Remove all the process waiting in the queue associated with Si into the ready queue endfor。 第二章 进 程 管 理 一般 “ 信号量集 ” (1) Swait(S, d, d)。 此时在信号量集中只有一个信号量 S， 但允许它每次申请 d个资源 ， 当现有资源数少于 d时 ， 不予分配。 (2) Swait(S, 1, 1)。 此时的信号量集已蜕化为一般的记录型信号量 (S＞ 1时 )或互斥信号量 (S=1时 )。 (3) Swait(S, 1, 0)。 这是一种很特殊且很有用的信号量操作。 当 S≥1时 ， 允许多个进程进入某特定区；当 S变为 0后 ，将阻止任何进程进入特定区。 换言之 ， 它相当于一个可控开关。 第二章 进 程 管 理 信号量的应用 1. 利用信号量实现进程互斥 Var mutex:semaphore ∶ = 1。 begin parbegin process 1: begin repeat wait(mutex)。 critical section signal(mutex)。 remainder seetion until false。 第二章 进 程 管 理 end process 2: begin repeat wait(mutex)。 critical section signal(mutex)。 remainder section until false。 end parend 第二章 进 程 管 理 2. 利用信号量实现前趋关系 图 210 前趋图举例 S4S5S3S1S6S2第二章 进 程 管 理 Var a,b,c,d,e,f,g。 semaphore ∶ = 0,0,0,0,0,0,0。 begin parbegin begin S1。 signal(a)。 signal(b)。 end。 begin wait(a)。 S2。 signal(c)。 signal(d)。 end。 begin wait(b)。 S3。 signal(e)。 end。 begin wait(c)。 S4。 signal(f)。 end。 begin wait(d)。 S5。 signal(g)。 end。 begin wait(e)。 wait(f)。 wait(g)。 S6。 end。 parend end 第二章 进 程 管 理 经典进程的同步问题 生产者 — 前面我们已经对生产者 —消费者问题 (The proceducerconsumer problem)做了一些描述 ， 但未考虑进程的互斥与同步问题 ， 因而造成了数据 Counter的不定性。 由于生产者 —消费者问题是相互合作的进程关系的一种抽象 ， 例如 ， 在输入时 ， 输入进程是生产者 ， 计算进程是消费者；而在输出时 ， 则计算进程是生产者 ， 而打印进程是消费者 ， 因此 ， 该问题有很大的代表性及实用价值。 第二章 进 程 管 理 1. 利用记录型信号量解决生产者 —消费者问题 假定在生产者和消费者之间的公用缓冲池中 ， 具有 n个缓冲区 ， 这时可利用互斥信号量 mutex实现诸进程对缓冲池的互斥使用；利用信号量 empty和 full分别表示缓冲池中空缓冲区和满缓冲区的数量。 又假定这些生产者和消费者相互等效 ， 只要缓冲池未满 ， 生产者便可将消息送入缓冲池；只要缓冲池未空 ， 消费者便可从缓冲池中取走一个消息。 对生产者 — 消费者问题可描述如下： 第二章 进 程 管 理 Var mutex, empty, full:semaphore ∶ = 1,n,0。 buffer:array［ 0, …, n1］ of item。 in, out: integer ∶ = 0, 0。 begin parbegin proceducer:begin repeat … producer an item nextp。 … wait(empty)。 wait(mutex)。 buffer(in) ∶ = nextp。 in ∶ = (in+1) mod n。 signal(mutex)。 signal(full)。 until false。 end 第二章 进 程 管 理 consumer:begin repeat wait(full)。 wait(mutex)。 nextc ∶ = buffer(out)。 out ∶ = (out+1) mod n。 signal(mutex)。 signal(empty)。 consumer the item in nextc。 until false。 end parend end 第二章 进 程 管 理 在生产者 —消费者问题中应注意：首先 ， 在每个程序中用于实现互斥的 wait(mutex)和 signal(mutex)必须成对地出现； 其次 ， 对资源信号量 empty和 full的 wait和 signal操作 ， 同样需要成对地出现 ， 但它们分别处于不同的程序中。 例如 ， wait(empty)在计算。