第3章 进程同步与通信gai

常用的通信方式： ●命名管道 ●套接字 ●远程过程调用
● ——
作业
P84/ 1 ● 4 ● 5 ●6
●
1.



答：存在互斥关系，因为同一本书只能借 给一个同学。 答：存在互斥关系，因为篮球只有一个， 两队只能有一个队抢到球 答：存在同步关系，因为最后一道工序的 开始依赖于前一道工序的完成。 答：存在同步关系，因为商品若没有入库 就无法出库，若商品没有出库，装满了库 房，也就无法再入库。 答：工人与农民之间没有相互制约关系。
用信号灯解决互斥问题
semaphore mutex=1; P1: while (1){ P(mutex); 临界区; V(mutex); 剩余区; };
P2: while (1){ P(mutex); 临界区 V(mutex); 剩余区; };
用信号灯解决同步问题
S1 a b
semaphore a,b=0,0; {s1; V(a); V(b)}
●空闲让进 ●忙则等待 ●有限等待 ●让权等待
临界区
退出区
剩余区 }
●
互斥实现的硬件方法
●禁止中断
●专用机器指令
源自文库
TS（Test and Set）指令 ●Swap指令
●
互斥实现的软件方法



单标志算法 双标志、先检查算法 双标志、先修改后检查算法
先修改、后检查、后修改算法
●
信号量和PV操作
3.说明P、V操作为什么要设计成原语

答：用信号量S表示共享资源，其初值为1表示有一个
资源。设有两个进程申请该资源，若其中一个进程先 执行P操作。P操作中的减1操作有3跳及其指令组成： 去S送寄存器R;R-1送S。若P操作不用原语实现，在执 行了前述三条指令中的2条，即还未执行R送S时（此 时S值仍为1），进程被剥夺CPU，另一个进程执行也 要执行P操作，执行后S的值为0，导致信号量的值错 误。正确的结果是两个进程执行完P操作后，信号量S 的值为-1，进程阻塞。
诸进程之间能有效地共享资源和相互合作，从
而使程序的执行具有可再现性。
●
3.1 进程的同步与互斥
● 进程互斥：由于共享资源所要求的排他性， 进程间相互竞争，某个进程使用这种资源时，其
他进程必须等待。即多个进程不能同时使用同一
个资源。（争抢车道、篮板球、打印机等）（异步）
● 进程同步：多个进程中发生的事件存在着某
进程通信的类型
●共享存储器系统 ●消息传递系统
●直接通信方式
●间接通信方式
●管道通信
进程通信中的几个问题
●通信链路的建立方式
●显式建立链路 ●隐式建立链路
●通信方向（单、双） ●通信链路连接方式（点对点、广播） ●通信链路的容量 ●数据格式（字节流、报文）
●同步方式
●阻塞方式 ●不阻塞方式
客户—服务器系统通信
1965年，荷兰学者Dijkstra提出了信号灯机 制，卓有成效地解决了进程同步问题。
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●记录型信号灯的定义
struct semaphore{ int value; struct PCB *queue; }
信号灯的物理意义 从资源的观点看信号灯的意义: ● s.value的初值表示系统中某种资源 数目。 ● wait(s)表示要申请一个资源。 ● signal(s)表示要释放一个资源。 ● s.value <0时，|s.value|表示等待队列 的进程数。
种时序关系，必须协同动作、相互配合，共同完 成一个任务。（接力、工厂的流水线等）
● 进程通信：多进程之间要传递一定信息。
（传递信息量大）
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临界资源与临界区
● 临界资源：某段时间内仅允许一个进程使用 的资源。 ● 临界区：每个进程中访问临界资源的那段代 码。
同步机制应遵循的准则
访问临界资源的进程描述为 While(1){ 进入区
● 原语 ● 进程与线程
第3 章
进程同步与通信
●进程同步与互斥
本章要点
●经典进程同步问题
●AND信号量 ●管程
●进程通信
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3.1 进程的同步与互斥 并发带来的问题
● 共享全局变量带来危险 ● 很难最佳分配管理资源
● 很难定位程序错误
● 记录每个进程
● 为每个进程分配和释放各种资源
● 保护每个进程的数据和资源
操 作 系 统
● 保证执行结果的正确性
●
3.1 进程的同步与互斥
进程的交互 ● 进程的并发执行使进程之间存在着交互。
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3.1 进程的同步与互斥
同步与互斥的引入 ● OS引入进程后，由于进程的异步性，可能会 导致程序执行结果的不确定性，使程序执行时
出现不可再现性。
●进程互斥与同步的主要任务是使并发执行的
S2
S3
{P(a); s2} {P(b); s3}
V(S)操作在前 P(S)操作在后
●
3.5 进程通信
信号灯作为进程同步和互斥工具是卓有 成效的。但作为通信工具就不够理想。 其原因为： ●效率低——一次只传一条消息。 ●通信对用户不透明。 因此必须引入高级通信工具，解决进 程之间大量的信息传递问题