【正文】 但它們分別處于不同的程序中 。 signal(mutex)。 end consumer:begin repeat wait(full)。 in ∶ = (in+1) mod n。 begin parbegin proceducer:begin repeat … producer an item nextp。 又假定這些生產(chǎn)者和消費者相互等效 ， 只要緩沖池未滿 ， 生產(chǎn)者便可將消息送入緩沖池；只要緩沖池未空 ， 消費者便可從緩沖池中取走一個消息 。 end。 begin wait(e)。 begin wait(d)。 begin wait(c)。 begin wait(b)。 S2。 signal(a)。 remainder section until false。 critical section signal(mutex)。 當(dāng) S≥1時 ， 允許多個進(jìn)程進(jìn)入某特定區(qū)；當(dāng) S變?yōu)?0后 ，將阻止任何進(jìn)程進(jìn)入特定區(qū) 。 (2) Swait(S, 1, 1)。 endfor else Place the executing process in the waiting queue of the first Si with Si＜ ti and set its program counter to the beginning of the Swait Operation. endif signal(S1, d1, …, Sn, dn) for i ∶ =1 to n do Si ∶ = Si+di。 為此 ， 在 wait操作中 ， 增加了一個 “ AND”條件 ， 故稱為 AND同步 ， 或稱為同時 wait操作 ， 即 Swait(Simultaneous wait)定義如下： Swait(S1, S2, …, Sn) if Si≥1 and … and Sn≥1 then for i ∶ = 1 to n do Si ∶ = Si1。 于是 Dmutex=1 B阻塞 AND同步機(jī)制的基本思想是：將進(jìn)程在整個運行過程中需要的所有資源 ， 一次性全部地分配給進(jìn)程 ， 待進(jìn)程使用完后再一起釋放 。 若進(jìn)程 A和 B按下述次序交替執(zhí)行 wait process A: wait(Dmutex)。 3. AND型信號量 在兩個進(jìn)程中都要包含兩個對 Dmutex和 Emutex的操作 ， 即 process A: process B: wait(Dmutex)。 此時 的數(shù)目 。 begin ∶ = +1。 L:list of process。 但在采取了 “ 讓權(quán)等待 ” 的策略后 ， 又會出現(xiàn)多個進(jìn)程等待訪問同一臨界資源的情況 。 signal(S): S ∶ =S+1。 (4) 讓權(quán)等待。 until false。 (register 2=4) counter ∶ = register 1。 如果生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行左列的三條機(jī)器語言語句 ， 然后消費者進(jìn)程再執(zhí)行右列的三條語句 ， 則最后共享變量 counter的值仍為 5；反之 ， 如果讓消費者進(jìn)程先執(zhí)行右列的三條語句 ， 然后再讓生產(chǎn)者進(jìn)程執(zhí)行左列的三條語句 ， counter值也還是 5， 但是 ， 如果按下述順序執(zhí)行： register 1 ∶ = counter。 register 2∶ = register 21。 雖然上面的生產(chǎn)者程序和消費者程序 ， 在分別看時都是正確的 ， 而且兩者在順序執(zhí)行時其結(jié)果也會是正確的 ， 但若并發(fā)執(zhí)行時 ， 就會出現(xiàn)差錯 ， 問題就在于這兩個進(jìn)程共享變量 counter。 out ∶ = (out+1) mod n。 counter ∶ = counter+1。 producer: repeat … produce an item in nextp。 counter: 0, 1, …, n。 生產(chǎn)者和消費者兩進(jìn)程共享下面的變量： Var n, integer。 由于這里的緩沖池是組織成循環(huán)緩沖的 ， 故應(yīng)把輸入指針加1表示成 in∶ =(in+1)mod n；輸出指針加 1表示成 out∶ =(out+1) mod n。 為使生產(chǎn)者進(jìn)程與消費者進(jìn)程能并發(fā)執(zhí)行 ， 在兩者之間設(shè)置了一個具有 n個緩沖區(qū)的緩沖池 ， 生產(chǎn)者進(jìn)程將它所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖區(qū)中； 消費者進(jìn)程可從一個緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消費 。 3 進(jìn) 程 同 步 進(jìn)程同步的基本概念 1. 兩種形式的制約關(guān)系 (1) 間接相互制約關(guān)系。 進(jìn)程的激活過程 當(dāng)發(fā)生激活進(jìn)程的事件時 ， 例如 ， 父進(jìn)程或用戶進(jìn)程請求激活指定進(jìn)程 ， 若該進(jìn)程駐留在外存而內(nèi)存中已有足夠的空間時 ， 則可將在外存上處于靜止就緒狀態(tài)的進(jìn)程換入內(nèi)存 。 4 進(jìn)程的掛起與激活 1. 當(dāng)出現(xiàn)了引起進(jìn)程掛起的事件時 ， 比如 ， 用戶進(jìn)程請求將自己掛起 ， 或父進(jìn)程請求將自己的某個子進(jìn)程掛起 ， 系統(tǒng)將利用掛起原語 suspend( )將指定進(jìn)程或處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程掛起 。 如果系統(tǒng)中設(shè)置了因不同事件而阻塞的多個阻塞隊列 ， 則應(yīng)將本進(jìn)程插入到具有相同事件的阻塞 (等待 )隊列 。 (5) 將被終止進(jìn)程 (它的 PCB)從所在隊列 (或鏈表 )中移出， 等待其他程序來搜集信息。 (1) 根據(jù)被終止進(jìn)程的標(biāo)識符 ， 從 PCB集合中檢索出該進(jìn)程的 PCB， 從中讀出該進(jìn)程的狀態(tài) 。 這些干預(yù)有： ① 操作員或操作系統(tǒng)干預(yù) 。 進(jìn)程等待某事件的時間 ， 超過了規(guī)定的最大值；⑦ 算術(shù)運算錯 。 程序試圖去執(zhí)行一條不存在的指令 。 2) 在進(jìn)程運行期間 ， 由于出現(xiàn)某些錯誤和故障而迫使進(jìn)程終止 。 2 進(jìn)程的終止 1. 引起進(jìn)程終止 (Termination of Process) 1) 在任何計算機(jī)系統(tǒng)中 ， 都應(yīng)有一個用于表示進(jìn)程已經(jīng)運行完成的指示 。 3. 進(jìn)程的創(chuàng)建 (Creation of Progress) (1)申請空白 PCB。 3. 進(jìn)程控制塊的組織方式 1) 鏈接方式 圖 27 PCB鏈接隊列示意圖 P C B 1 4P C B 2P C B 3P C B 4P C B 5P C B 6P C B 7P C B 8P C B 93087901執(zhí)行指針就 緒 隊 列指 針阻 塞 隊 列指 針空 閑 隊 列指 針…2) 索引方式 圖 28 按索引方式組織 PCB 執(zhí)行指針就緒索引表P C B 1P C B 2P C B 3P C B 4P C B 5P C B 6P C B 7阻塞索引表就緒表指針阻塞表指針2 進(jìn) 程 控 制 1 進(jìn)程的創(chuàng)建 1. 進(jìn)程圖 (Process Graph) 圖 29 進(jìn)程樹 D E F G HB CI J K L MA 引起創(chuàng)建進(jìn)程的事件 (1) 用戶登錄。 ① 通用寄存器 ， 又稱為用戶可視寄存器 ， 它們是用戶程序可以訪問的 ， 用于暫存信息 ， 在大多數(shù)處理機(jī)中 ，有 8~32 個通用寄存器 ， 在 RISC結(jié)構(gòu)的計算機(jī)中可超過 100 個； ② 指令計數(shù)器 ， 其中存放了要訪問的下一條指令的地址； ③ 程序狀態(tài)字 PSW， 其中含有狀態(tài)信息 ， 如條件碼 、執(zhí)行方式 、 中斷屏蔽標(biāo)志等； ④ 用戶棧指針 ， 指每個用戶進(jìn)程都有一個或若干個與之相關(guān)的系統(tǒng)棧 ， 用于存放過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址 。 它由創(chuàng)建者提供 ， 通常是由字母 、 數(shù)字組成 ， 往往是由用戶 (進(jìn)程 )在訪問該進(jìn)程時使用 。 一個進(jìn)程通常 (1) 內(nèi)部標(biāo)識符 。 (4) 靜止阻塞 → 活動阻塞。 (4) 操作系統(tǒng)的需要。 在引入了進(jìn)程實體的概念后 ， 我們可以把傳統(tǒng) OS中的進(jìn)程定義為： “ 進(jìn)程是進(jìn)程實體的運行過程 ， 是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位 ” 。 (3) N∶ =N+1在 Print(N)和 N∶ =0之間 ， 此時得到的 N值分別為 n, n+1, 0。 程序 A每執(zhí)行一次時 ， 都要做 N∶ =N+1操作；程序 B每執(zhí)行一次時 ， 都要執(zhí)行 Print(N)操作 ， 然后再將 N置成 “ 0”。 在前趨圖中 ， 把沒有前趨的結(jié)點稱為初始結(jié)點(Initial Node)， 把沒有后繼的結(jié)點稱為終止結(jié)點 (Final Node)。 S3: c ∶ =b+1。進(jìn)程管理 1 進(jìn)程的基本概念 2 進(jìn)程控制 3 進(jìn)程同步 4 經(jīng)典進(jìn)程的同步問題 5 管程機(jī)制 6 進(jìn)程通信 7 線程 1 進(jìn)程的基本概念 程序的順序執(zhí)行及其特征 1. 程序的順序執(zhí)行 僅當(dāng)前一操作 (程序段 )執(zhí)行完后 ， 才能執(zhí)行后繼操作 。 S2: b ∶ =a5。 → ={(Pi, Pj)|Pi must plete before Pj may start}, 如果 (Pi, Pj)∈ →, 可寫成 Pi→P j， 稱 Pi是 Pj的直接前趨 ， 而稱 Pj是 Pi的直接后繼 。 S1: a∶ =x+2 S2: b∶ =y+4 S3: c∶ =a+b S4: d∶ =c+b 圖 24 四條語句的前趨關(guān)系 S1S2S3S4 程序并發(fā)執(zhí)行時的特征 1) 間斷性 2) 失去封閉性 3) 不可再現(xiàn)性 例如 ， 有兩個循環(huán)程序 A和 B， 它們共享一個變量 N。 (2) N∶ =N+1在 Print(N)和 N∶ =0之后 ， 此時得到的 N值分別為 n, 0, 1。 (3) 進(jìn)程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運行的過程 ， 它是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位 。 (3) 負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要。 (3) 靜止就緒 → 活動就緒。 進(jìn)程控制塊中的信息 1) 進(jìn)程標(biāo)識符用于惟一地標(biāo)識一個進(jìn)程 。 (2) 外部標(biāo)識符 。 2) 處理機(jī)狀態(tài)信息主要是由處理機(jī)的各種寄存器中的內(nèi)容組成的 。 4) 進(jìn)程控制信息包括： ① 程序和數(shù)據(jù)的地址 ， 是指進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)所在的內(nèi)存或外存地 (首 )址 ， 以便再調(diào)度到該進(jìn)程執(zhí)行時 ， 能從 PCB中找到其程序和數(shù)據(jù)； ② 進(jìn)程同步和通信機(jī)制 ， 指實現(xiàn)進(jìn)程同步和進(jìn)程通信時必需的機(jī)制 ， 如消息隊列指針 、 信號量等 ， 它們可能全部或部分地放在 PCB中； ③ 資源清單 ， 是一張列出了除 CPU以外的 、進(jìn)程所需的全部資源及已經(jīng)分配到該進(jìn)程的資源的清單；④ 鏈接指針 ， 它給出了本進(jìn)程 (PCB)所在隊列中的下一個進(jìn)程的 PCB的首地址 。 (4) 應(yīng)用請求。 (4) 將新進(jìn)程插入就緒隊列，如果進(jìn)程就緒隊列能夠接納新進(jìn)程， 便將新進(jìn)程插入就緒隊列。 在分時系統(tǒng)中 ， 用戶可利用 Logs off去表示進(jìn)程運行完畢 ， 此時同樣可產(chǎn)生一個中斷 ， 去通知 OS進(jìn)程已運行完畢 。 進(jìn)程試圖去訪問一個不允許訪問的資源或文件 ， 或者以不適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行訪問 ， 例如 ， 進(jìn)程試圖去寫一個只讀文件； ③ 非法指令 。 進(jìn)程的執(zhí)行時間超過了指定的最大值； ⑥ 等待超時 。 3) 外界干預(yù)并非指在本進(jìn)程運行中出現(xiàn)了異常事件 ，而是指進(jìn)程應(yīng)外界的請求而終止運行 。 當(dāng)父進(jìn)程終止時 ， OS也將他的所有子孫進(jìn)程終止 。