《進(jìn)程管理》PPT課件

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1、第二章???進(jìn)程管理(2)第二章???進(jìn)程管理(2)2.4進(jìn)程同步2.5管程機(jī)制2.6進(jìn)程通信2.4進(jìn)程的同步在多道程序系統(tǒng)中，由于資源共享或進(jìn)程合作，使進(jìn)程間形成間接相互制約和直接相互制約關(guān)系，這需要用進(jìn)程互斥與同步機(jī)制來協(xié)調(diào)兩種制約關(guān)系。進(jìn)程同步的主要任務(wù)是使并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程間有效的共享資源和相互合作，進(jìn)程的同步機(jī)制──信號量及P.V操作（解決進(jìn)程同步互斥問題）直接作用(相互合作）：進(jìn)程間的相互聯(lián)系是有意識的安排的，直接作用只發(fā)生在相交進(jìn)程間間接作用（資源共享）：進(jìn)程間要通過某種中介發(fā)生聯(lián)系，是無意識安排的，可發(fā)生在相交進(jìn)程之間，也

2、可發(fā)生在無關(guān)進(jìn)程之間1.進(jìn)程間的關(guān)系相互感知程度交互關(guān)系一個進(jìn)程對其他進(jìn)程的影響相互不感知(完全不了解其它進(jìn)程的存在)競爭(competition)一個進(jìn)程的操作對其他進(jìn)程的結(jié)果無影響間接感知(雙方都與第三方交互，如共享資源)通過共享進(jìn)行協(xié)作一個進(jìn)程的結(jié)果依賴于從其他進(jìn)程獲得的信息直接感知(雙方直接交互，如通信)通過通信進(jìn)行協(xié)作一個進(jìn)程的結(jié)果依賴于從其他進(jìn)程獲得的信息2.進(jìn)程的同步（直接作用）指系統(tǒng)中多個進(jìn)程中發(fā)生的事件存在某種時序關(guān)系，需要相互合作，共同完成一項(xiàng)任務(wù)。具體說，一個進(jìn)程運(yùn)行到某一點(diǎn)時要求另一伙伴進(jìn)程為它提供消息，在未獲

3、得消息之前，該進(jìn)程處于等待狀態(tài)，獲得消息后被喚醒進(jìn)入就緒狀態(tài)由于各進(jìn)程要求共享資源，而有些資源需要互斥使用，因此各進(jìn)程間競爭使用這些資源，進(jìn)程的這種關(guān)系為進(jìn)程的互斥。臨界資源：系統(tǒng)中某些資源一次只允許一個進(jìn)程使用，稱這樣的資源為臨界資源或互斥資源或共享變量3.進(jìn)程的互斥（間接作用）4.基本概念進(jìn)程互斥：指在多道程序環(huán)境下，每次只允許一個進(jìn)程對臨界資源進(jìn)行訪問。進(jìn)程同步：指多個相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)。臨界資源:一次僅供一個進(jìn)程使用的資源。在進(jìn)程中涉及到臨界資源的程序段叫臨界區(qū)多個進(jìn)程的臨界區(qū)稱為相關(guān)臨界區(qū)5.使用互斥區(qū)的原則空閑讓進(jìn)

4、：當(dāng)無進(jìn)程在互斥區(qū)時，任何有權(quán)使用互斥區(qū)的進(jìn)程可進(jìn)入忙則等待：不允許兩個以上的進(jìn)程同時進(jìn)入互斥區(qū)有限等待：任何進(jìn)入互斥區(qū)的要求應(yīng)在有限的時間內(nèi)得到滿足讓權(quán)等待：處于等待狀態(tài)的進(jìn)程應(yīng)放棄占用CPU，以使其他進(jìn)程有機(jī)會得到CPU的使用權(quán)使用互斥區(qū)的原則：前提：任何進(jìn)程無權(quán)停止其它進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)程之間相對運(yùn)行速度無硬性規(guī)定進(jìn)程互斥的解決有兩種做法:由競爭各方平等協(xié)商引入進(jìn)程管理者，由管理者來協(xié)調(diào)競爭各方對互斥資源的使用具體方法：硬件（當(dāng)一個進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū),就屏蔽所有中斷，但成本高）軟件（用編程解決，但常常忙等待）6.進(jìn)程互斥的軟件方法通過平等

5、協(xié)商方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的最初方法是軟件方法其基本思路是在進(jìn)入?yún)^(qū)檢查和設(shè)置一些標(biāo)志，如果已有進(jìn)程在臨界區(qū)，則在進(jìn)入?yún)^(qū)通過循環(huán)檢查進(jìn)行等待；在退出區(qū)修改標(biāo)志其中的主要問題是設(shè)置什么標(biāo)志和如何檢查標(biāo)志軟件解法的缺點(diǎn)：1.忙等待2.實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜3.需要高的編程技巧軟件解法(1)free:表示臨界區(qū)標(biāo)志true:有進(jìn)程在臨界區(qū)false:無進(jìn)程在臨界區(qū)(初值)....while(free);free=false;臨界區(qū)free=true;軟件解法(2)turn:trueP進(jìn)入臨界區(qū)falseQ進(jìn)入臨界區(qū)....P:while(nottur

6、n);臨界區(qū)turn=false;Q:while(turn);臨界區(qū)turn=true;軟件解法(3)pturn,qturn:初值為falseP進(jìn)入臨界區(qū)的條件:pturn∧notqturnQ進(jìn)入臨界區(qū)的條件:notpturn∧qturnP....Q.....pturn=true;pturn=true;while(qturn);while(pturn);臨界區(qū)臨界區(qū)pturn=false;qturn=false;......硬件解法(1)“測試并設(shè)置”指令booleanTS(boolean*lock){booleanold;old=

7、*lock;*lock=true;}whileTS(&lock);臨界區(qū)lock＝false;硬件解法(2)“交換”指令voidSWAP(int*a,int*b){inttemp;temp=*a;*a=*b;*b=temp;}key=true;do{SWAP(&lock,key);}while(key);臨界區(qū)lock:=false;硬件解法(3)“開關(guān)中斷”指令進(jìn)入臨界區(qū)前執(zhí)行：執(zhí)行“關(guān)中斷”指令離開臨界區(qū)后執(zhí)行：執(zhí)行“開中斷”指令7進(jìn)程的同步機(jī)制──信號量及P.V操作（解決進(jìn)程同步）同步機(jī)制：信號量及P、V操作；管程；條件臨界域

8、；路徑表達(dá)式等（用于集中式系統(tǒng)中）會合；通信順序進(jìn)程；分布進(jìn)程；遠(yuǎn)程過程調(diào)用等（適用于分布式系統(tǒng)中）描述能力可以實(shí)現(xiàn)效率高使用方便1)同步機(jī)制應(yīng)滿足的基本要求2)解決互斥的鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)互斥的一種軟件方法是采用鎖機(jī)制，即提供