互斥與同步ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-01 22:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 注意： wait操作和 signal操作必須成對(duì)出現(xiàn)?。? 問題：如果是多緩沖，應(yīng)如何設(shè)置信號(hào)量？ 說(shuō)明： ? 二元信號(hào)量上的同步元語(yǔ)主要用于進(jìn)程之間的 互斥 情況 ? 一般信號(hào)量上的同步元語(yǔ)主要用于進(jìn)程間互相合作的 同步 情況 ? 一般信號(hào)量的物理意義： ?0時(shí)，信號(hào)量的值表示可分配的某類資源總數(shù)。每執(zhí)行一次 wait操作，表示分配一個(gè)單位的該類資源給執(zhí)行 wait操作的進(jìn)程。 ?當(dāng) ≤0時(shí)，表示沒有此類資源供分配。（注： 一般信號(hào)量 ） 信號(hào)量 ?用 原語(yǔ) 實(shí)現(xiàn)信號(hào)量的同步操作 ?同步原語(yǔ)在執(zhí)行過程中具有整體性， 不能夠被分割或中斷 ?同步原語(yǔ)必須 互斥 使用（因?yàn)樾盘?hào)量是共享變量） 同步原語(yǔ)的互斥方法： ?單處理機(jī)系統(tǒng)可以用關(guān)、開中斷的硬件方法 ?在多處理機(jī)可以使用硬件指令方法 ?硬件和固件的方法 例： 用硬件指令實(shí)現(xiàn)同步原語(yǔ)的互斥 : Wait(s): ?while(TS(lock))。 ?while (s≤0)。 s=s1。 ?lock=false。 同步 原語(yǔ) Signal(s): ? while(TS(lock))。 ? s=s+1。\\同步原語(yǔ)代碼 ?lock=false。 信號(hào)量 信號(hào)量的典型應(yīng)用 : （ 1）生產(chǎn)者 —— 消費(fèi)者問題 假設(shè)，多個(gè)生產(chǎn)者和消費(fèi)者共用一具有 n 個(gè)緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者向緩沖池中存放數(shù)據(jù)，消費(fèi)者從緩沖池中取數(shù)據(jù) 。 分析 ：根據(jù)題意，可設(shè) 4個(gè)信號(hào)量： mutex mutex empty 和 full。其中， mutex1和 mutex2是互斥信號(hào)量， empty 和 full是資源信號(hào)量，分別表示緩沖池中空緩沖區(qū)的數(shù)目和滿緩沖區(qū)的數(shù)目。算法描述如下： c1 p1 pm ck 1 2 … n p2 c2 … … pi ci 緩沖池 問題：應(yīng)設(shè)置幾個(gè)信號(hào)量，為什么？ Semaphore mutex1, mutex2， empty,full。\\mutex1， mutex2互斥信號(hào)量， empty和 full為資源信號(hào)量 mutex1=1。 mutex2=1； empty=n。full=0。 parbegin producer: { do{ 生產(chǎn)一數(shù)據(jù)防入 nextp。 wait(empty)。 wait(mutex1)。 buffer(in)=nextp。 in=（ in+1） % n ； /*臨界區(qū)， 分配一空緩沖區(qū)并調(diào)整空緩沖隊(duì)列指針 */ signal(mutex1)。/*釋放臨界區(qū) */ 向空緩沖區(qū)中裝入數(shù)據(jù)； signal(full)。 }while(true) } Consumer : { do{ wait(full)。 wait(mutex2)。 nextc=buffer(out)。 out=（ out+1） % n /*臨界區(qū) 分配給滿緩沖區(qū)并調(diào)整滿緩沖隊(duì)列指針 */ signal(mutex2)。 消費(fèi)數(shù)據(jù)； signal(empty)。 … }while(true) } parend 是否要考慮多個(gè) wait操作的執(zhí)行順序？Wait和 signal若丟掉一個(gè)會(huì)出現(xiàn)什么情況？ 注意：應(yīng)先考慮資源信號(hào)量，后考慮互斥信號(hào)量。 Why? 并考慮 一個(gè)生產(chǎn)者和 一個(gè)消費(fèi)者的情況！ （ 2）讀 寫問題 請(qǐng)閱讀教材 P96的類代碼 一類進(jìn)程可多次訪問，不同類進(jìn)程必須互斥訪問的資源控制問題，是用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)同步與互斥的另一類典型問題。對(duì)于這類問題，可以通過設(shè)置一個(gè)資源計(jì)數(shù)變量，把對(duì)資源的訪問控制轉(zhuǎn)變成對(duì)變量的控制，如本例中的 readcount。 Readeri: { wait(mutex)。 readcount=readcount+1。 if (readcount==1)wait(wrt)。 signal(mutex)。 讀數(shù)據(jù)； wait(mutex)。 readcount=readcount1。 if (readcount==0)signal(wrt)。 signal(mutex)。 } writeri: {wait(wrt)。 寫數(shù)據(jù)； signal(wrt)。 } 設(shè)置兩個(gè)信號(hào)量： mutex， wrt。 mutex實(shí)現(xiàn)對(duì)讀進(jìn)程共享變量 readcount的互斥， wrt實(shí)現(xiàn)讀寫進(jìn)程、以及寫進(jìn)程之間的互斥。 int readcount=0,mutex=wrt=1。 若 A、 B兩進(jìn)程共享數(shù)據(jù) D和 E，因此， A、 B同步過程中的 P、 V操作可描述為： Process A: { … Wait(Dmutex)?！?.① Wait
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