同步与互斥实现方法

T&S Ri,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：*
A1< ＝ &Lock; （将 Lock 单元地址送 A1 寄 存器。Lock单元初始值为0） Loop:T&S R1,A1; JRN R1,Loop; (If (R1=1)then goto Loop ) 临界段
Parbegin
P1(): { …… P2(): { ……
S1; Leabharlann Baidu(synch);
…… };
P(synch); S2;
…… };
Parend;
S1
S2 S3
S4 S5 S6
S7
请同学们用并行语句和PV操作描述
三.信号量的具体实现 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）
1、信号量定义 typedef struct{ int value； struct process *L; }semaphore； 2、P操作 P(S):S.Value=S.value –1; If S.value<0 then 保存现场， 将本进程挂入S.L队列，重新调度。 3、V操作 V（S):S.value:=value+1 If S.value ≤0 then 从S.L队列 取一进程，挂入就绪队列。
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：4，6, 11
4.2.2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 常见硬件指令有: 1.屏蔽中断 Parbegin
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：
Do { while Test_and_Set (lock) ; critical section; lock = false; non-critical section while(1);
“test&set” 读后置1指令实现互斥实例：
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：
do{
P(mutex)
临界段 V(mutex) 非临界段
}while（1）
同步：有P1、P2 两进程，必须在P1执行完S1
语句后，P2才能执行S2。需同步的两进程共享 信号量synch，初值为0。
critical section; lock = false; non-critical section while(1);
4.2.3 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): While S≤0 ；空操作 S = S-1 ；
• V（S）：S = S＋1；
A1 <=&Lock; (A1) <=0;(0置Lock内存单元)
非临界段
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。
do { key = true; while(key==ture) Swap (lock, key);
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） { disableInterrupt(); while （s≤0）{ enableInterrupt(); disableInterrupt(); } s = s - 1； enableInterrupt(); } V （ s） { disableInterrupt(); s = s +1； enableInterrupt(); }
A(amount){ disableInterrupt(); R1=balance; R2=amount; R1=R1+R2; balance=R1; enableInterrupt(); };
B(amount) { disableInterrupt(); R1=balance; R2=amount; R1=R1-R2; balance=R1; enableInterrupt(); };
Parend;
2、“Test_and_Set”指令。 该指令功能描述为： boolean Test_and_Set（boolean &target）{ Boolean rv=target; target = true return rv; }
3、“Swap”指令。 该指令功能 void Swap（boolean &a, Boolean &b） { boolean temp=a a = b b = temp }