第3章进程同步与通信-同步

① sem减1 ② 若sem减1后仍大于1或等于零， 则P返回，进程继续； ③ 若 sem 减 1 后小于零，则该进程 阻塞转等待队列中。
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信号灯的PV操作
void wait(semaphore s) { s.value = s.value - 1; if (s.value < 0) block(s.queue);
信号量(semaphore)
管理相应临界区的公有资源，它代
表可用资源实体。
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信号量是一个整型变量。 ≥0：可供并发进程使用的资源实体数
＜0：正在等待使用临界区的进程数
用于互斥的信号量初值应该大于零
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8. P,V原语
信号量的初值只能由P,V原语操作。
P:passeren V:verhoog
P操作：申请资源操作
互斥问题举例3
某车站售票厅有20个窗口，任何时刻最多可容 纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票 者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在 厅外等待。若把一个购票者看作一个进程，请 用P、V操作管理这些并发进程，要求如下： ⑴．在主函数中给出信号量的定义和初值。 ⑵．给出一个购票者进程的算法。 ⑶．给出当购票者最多不超过n (设n>20)个时， 信号量可能的变化范围。
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思考： n个并发进程，共享m个共享资源：
mutex的取值范围为？
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互斥问题举例2 [ 例] 假设某飞机定票系统在 t0时刻有 A、 B 、 C、 D四个终端程 序同时都要对机票库中的某航班当前剩余票数 X 进行操作。 如果每个终端程序的当前定票需求为 N，并对共享变量X进行 如下操作：
在机票数据库中取出当前剩余票数X； 判断X>0（有票吗）？ 如果有， X≥N（票够吗）？ 如果够，则出票（打印票据）； X＝X－N（修改剩余票数）； 将X回写到数据库中；
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分析
共享临界资源：20个同类的售票窗口 先来者先进入

算法描述
⑴．主函数算法： main() { int mutex=20; cobegin P1(); … Pi();… Pn(); coend }
⑵．购票者i的算法： Pi() { P(mutex); 购票； V(mutex); }
⑶．信号量mutex的取值范围：
P2: while (1){ P(mutex); 临界区 V(mutex); 剩余区; };
互斥进程举例1－两个进程共享一台打印机 设信号量print代表打印机，初值为1. pa() int main(void) { { P(print); int print=1; 使用打印机 V(print); cobegin } pa(); pb(); pb() coend { } P(print); print=1 表示没有进程使用打印机 使用打印机 print=0 表示一个进程在用，没有进程等待 V(print); print=-1 表示一个进程在用，另一个在等待 }
/* 将进程阻塞，并将其投入等待队列s.queue */
}
P操作
V操作：释放资源操作
① sem加1
② 若 sem 加 1 后结果大于 1 ，则 V 停止操作，该进程返回调用处 ，继续执行；
③ 若sem加1后小于或等于零，则 该进程转就绪队列，同时进程 调度选取一个等待队列中的进 程转运行或就绪。
P,V操作必须用原语实现。
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x代表某航班的可用座位数，p1和p2两个售票进程， 售票工作是对变量x减1。试用信号量的P、V操作 实现这两个进程的互斥。 设：mutex为互斥信号量,
p1( ) { …… p(mutex)； …… x:=x-1 ； v(mutex)； …… } } p2( ) { …… p(mutex)； …… x:=x-1 ； v(mutex)； ……
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针对临界资源机票数设置一个信号量mutex，初值 为1。每个终端进程中的程序描述如下：

P（mutex）；
在机票数据库中取出当前剩余票数X；
判断X>0（有票吗）？
如果有， X≥N（票够吗）？ 如果够，则出票（打印票据）； X＝X－N（修改剩余票数）； 将X回写到数据库中；
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信号量可能的取值范围 假设有 N 个并发进程共用一台打印机，设 互斥信号量mutex的初值为1，则：
Βιβλιοθήκη Baidu
信号量mutex代表什么？
mutex的取值范围为多少？ mutex的值分别代表什么含义？
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N个并发进程，互斥信号量mutex的初值为1： mutex的取值范围为：1～-(N-1) 1 ：表示没有进程进入临界区。有一个资源，无 进程等待； 0：表示有1个进程进入临界区。无资源，无进程 等待； -i ：表示 1 个进程进入 临界区 。无资源，且有 i (i<=N-1)个进程等待进入。
V（mutex）；
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如果有n个终端，则mutex信号量的取值范围为：
－（n－1）≤mutex≤1 其物理含义为： 当机票数空闲时，mutex=1。 当有一个终端进入，对机票进行处理，其它终端进 程还没有到来时，mutex=0。 当所有终端进程都到来，且有一个正在对机票进行 处理时， mutex= －（ n － 1 ）。它表示有 n － 1 个 进程在等待队列上等待。
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信号灯的PV操作
void signal(semaphore s) { s.value = s.value + 1; if (s.value <= 0) wackup(s.queue);
/* 唤醒阻塞进程，将其从等待队列s.queue 取出，投入就绪队列*/
}
V操作
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; };
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
进程同步的基本概念
●同步：指多个进程中发生的事件存在着某种时
序关系，它们必须按规定时序执行，以共同完成 一项任务 。 ●互斥：多个进程不能同时使用同一资源。 ●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。