第3章同步通信和死锁分析

2、临界区：
每个进程中访问临界资源的那段程序段称为临界
区。（临界段）
第3章同步通信和死锁分析
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例：统计两个进程P1和P2对共享变量count的访问计数。
P1： ….
P2: ….
R1=count;
R2=count;
R1=R1+1;
R2=R2+1;
count=R1;
count=R2;
….
….
两进程并发执行，可能的执行顺序为：
cobegin
process P0( ) { inside[0]=true; turn=1;
while(inside[1]&&turn==1); {临界区}; inside[0]=false; }
coend
第3章同步通信和死锁分析
process P1( ) {
inside[1]=true; turn=0; while(inside[0]&&turn==0);来的信息前应阻塞自己，等协作进程发来消息后方可继
续执行。
第3章同步通信和死锁分析
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进程间这种相互依赖又相互制约，相互协作又相互竞 争的关系，主要表现在进程互斥和进程同步两方面
二、进程互斥
引例： 宿舍电话的使用
打印机的使用
1、临界资源
一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。
引例中的电话和打印机都属于临界资源。还有光 盘刻录机、绘图仪、共享变量、共享的数据结构等等 也是临界资源。
进程应等待； ➢ 进入临界区的进程应在有限时间内退出，以便让等
待队列中的一个进程进入。
第3章同步通信和死锁分析
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三、进程同步
引例：两位同学约好星期天去玩，早上8:00在校门口， 不见不散。当一个同学先来到校门口，要等另一个同 学，到齐后一起去玩。
互斥的概念来自于诸进程对临界资源的竞争，同步 来源于多个进程的协作。在人类社会中竞争与协作 是永恒的。
第三章 同步、通信与死锁
第3章同步通信和死锁分析
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3.1 进程的同步与互斥
在多道程序的环境中，系统中的多个进程可以并发执行，同时它们又要共享 系统中的资源，由此诸进程间会产生错综复杂的相互制约的关系。
一、进程间制约关系
1.竞争关系
进程——资源——进程
源于资源共享，多个不存在逻辑关系的进程因共享资源而产 生制约关系。
第3章同步通信和死锁分析
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3.2 进程互斥的实现
一、实现进程互斥的软件算法 现在很少用软件方法解决互斥，但通过学习 软件解法能使读者了解到，在早期进程互斥 问题的解决并不是一件很简单的事。
第3章同步通信和死锁分析
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尝试 (1)
bool inside1=false; //P1不在其临界区内 bool inside2=false; //P2不在其临界区内
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为 每 一 进 程 设 标 志 位 inside[i] ， 当 inside[i]=true 时 ， 表 示 进 程 pi 要 求 进 入 ， 或 正 在临界区中执行。此外再设一个变量turn，用于 指示允许进入的进程编号。
进程0为了进入先置inside[0]=true，并置turn为 1，表示应轮到p1进入。接着再判断 inside[1]&&turn==1的条件是否满足,若不满足则 可进入。或者说当inside[ 1 ]=false或者 turn==0时，进程可以进入。前者表示p1未要求进 入，后者表示仅允许p0进入.
进程同步：几个进程相互协作，一个进程到达某点
后，若另一进程尚未完成某些操作，就必须停下来
等待，只有等另一进程的这些操作完成了才能继续
执行。协作进程间需要在某些关键点上排定执行先
后次序而等待、传递信号或消息所产生的协作关系
称为进程同第3步章同。步通信和死锁分析
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例：计算fun1(X)*fun2(y) 两进程合作完成任务 进程1：计算fun1(X)。 进程2：计算fun2(X)；与进程1结果相乘。 进程1和进程2并发执行。
P1: R1=count;
R1=R1+1;
P2: R2=count;
R2=R2+1;
count=R2;
P1: count=R1; 虽然两个进程各自都执行了对count加1的操作，但结果为何
count只增加1？
count是临界资源，P1、P2访问count的两个程序段就是临界
区，两个进程必须互斥的进入临界区,否则就可能出与时间有关的
{临界区};
{临界区};
inside1=false;
inside2=false;
}
}
coend
P1和P2可能永远等待。
第3章同步通信和死锁分析
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bool inside[2]; inside[0]=false; inside[1]=false; enum {0,1} turn;
Peterson算法
若一个进程要求使用某一资源，而该资源正被另一个进程使
用，并且这一资源不允许两个进程同时访问，那么该进程只有
等待，只有这一资源释放后才能使用。
2.协作关系
源于进程间的协作。
进程——进程
一组进程为完成共同任务分工协作，各进程都独立以不可预
知速度推进，在执行的先后次序就有约束，在一些关键点上协
调工作。若一个进程运行到某关键点时，在尚未收到另一协作
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尝试 (2)
bool inside1=false; //P1不在其临界区内
bool inside2=false; //P2不在其临界区内
cobegin
process P1( )
process P2( )
{
{
inside1=true;
inside2=true;
while(inside2);
while(inside1);
cobegin
process P1( )
process P2( )
{
{
while(inside2);
while(inside1);
inside1=true; {临界区};
inside2=true; {临界区};
inside1=false;
inside2=false;
}
}
coend
P1和P2可能同时进入临界区 第3章同步通信和死锁分析
错误.
第3章同步通信和死锁分析
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３、进程互斥 进程应互斥访问同一临界资源，即进程应互斥的进入临界区。 当一进程正在访问某临界区时，就不允许其它进程进入，试图 进入临界区的另一进程必须等待。进程之间的这种相互制约的 关系称为进程互斥。
4、进入临界区的准则： ➢ 每次至多有一个进程进入临界区内执行； ➢ 若已有进程在临界区中，试图进入此临界区的其他