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操作系统2-5.ppt

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,1、下面是两个并发执行的进程。它们能正确执行吗?若不能,试举例说明,并修改之。,,CobeginVar x:integer; Process P1Var y,z:integer; Beginx:=1y:=0;if x=1 then y:=y+1;z:=y; End,Process P2Var t,u:integer; Beginx:=0t:=0;if x1 then t:=t+2;u:=t; End Coend.,,答:不能。若进程P1执行至“y:=0;“时发生进程调度选中P2,P2开始执行,执行至“x:=0”时又发生进程调度选中P1,则P1中“if x=1 then y:=y+1;”本应该执行却不会执行,因为发生进程调度时改变了x原来的值。一种简单的修改方案是互斥访问x,设置互斥访问信号灯,在P1和P2的Begin后面加P(mutex),End前面加V(mutex)(可能失去并发性)。,,2、现有进程R1,R2,W1,W2,它们共享可以存放一个数的缓冲区。进程R1每次把从键盘上读一个数存到该缓冲区,供进程W1打印输出;进程R2每次从磁盘上读一个数存放到该缓冲区中,供W2打印输出。当一个进程把数存放到缓冲区后,在该数还没有被打印输出之前不准任何进程再向缓冲区中存数;当一个进程已把缓冲区中的数字打印输出后,在缓冲区中还没有存入一个新的数之前不准任何进程再从缓冲区中取数打印。试用PV原语来协调它们的工作。,,设信号量mutex用来控制进程间的互斥,初值为1,信号量avail表示缓冲区是否为空的情况,初值为1,信号量full1表示控制W1输出的情况,初值为0,信号量full2表示控制W2输出的情况,初值为0。,* 管程机制,管程的提出,用信号量机制实现进程间的同步和互斥,即方便又有效。但存在以下两个问题:每个访问临界资源的进程都必须自备同步操作(P、V操作),这使大量的同步操作分散在各个进程中,给系统的管理带来麻烦会因同步操作使用不当而导致系统死锁。,2.3.4 管程机制,解决方法----管程(Monitors)Dijkstra于1971年提出,为每个共享资源设立一个“秘书”来管理对它的访问。一切来访者都要通过秘书,而秘书每次仅允许一个来访者(进程)来访问共享资源。这样既便于系统管理共享资源,又能保证进程的互斥访问和同步。1973年,Hanson和Hoare又把“秘书”概念发展为管程概念。,一、管程的基本概念,※基本思想把访问某种临界资源的所有进程的同步操作都集中起来,构成一个所谓的“秘书”进程(管程),凡是访问临界资源的进程,都需要报告 “秘书”,由秘书来实现诸进程的同步。 ※管程的定义一个数据结构和在该数据结构上能被并发进程所执行的一组操作,这组操作能同步进程和改变管程中的数据。如下图所示。,,管程有以下属性,因而,调用管程的过程时要有一定限制: 共享性:管程中的移出过程可被所有要调用管程的进程所共享。 安全性:管程的局部变量只能由该管程的过程存取,不允许进程或其它管程来直接存取,一个管程的过程也不应该存取任何非局部于它的变量。 互斥性:在任一时刻,共享资源的进程可访问管理该资源的过程,最多只有一个调用者能真正地进入管程,而任何其它调用者必须等待。直到访问者退出。,一、管程的基本概念,①管程的名称; ②局部于管程的共享数据结构说明; ③对该数据结构进行操作的一组过程; ④对局部于管程的共享数据设置初始值的语句,管程的组成,管程的语法描述 type monitor_name = MONITOR;; define ; use ; procedure ();begin……end; …… function ():值类型;begin……end; …… begin; end.,一、管程的基本概念,一、管程的基本概念,管程的特性管程是一种程序设计语言结构成分,它和信号量有同等的表达能力,从语言的角度看,管程主要有以下特性:★模块化,管程是一个基本程序单位,可以单独编译;★抽象数据类型,管程中是不仅有数据,而且有对数据的操作;★信息掩蔽,管程中的数据结构只能被管程中过程访问,这些过程也是在管程内部定义的,供管程外的进程调用,而管程中的数据结构以及过程(函数)的具体实现,外部不可见。,※条件变量在管程机制中,当某进程通过管程请求临界资源未能满足时,管程便调用wait原语使该进程等待,但等待的原因可能有多个,为了加以区别,在P、V操作前,引入条件变量加以说明。(1)条件变量的定义形式Var x,y: condition(2)对条件变量执行的两种操作 x.wait 用来将执行进程挂到与条件变量x相应的等待队列上。 x.signal 用来唤醒与条件变量x相应的等待队列上的一个进程。如果没有,继续执行原进程,而不产生任何结果。,一、管程的基本概
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