【導讀】機上的執(zhí)行過程和分配資源的基本單位.PCB,感知該進程的存在,故亦稱PCB是進程存在的標志.組,存放在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)區(qū)中.一個進程的PCB機構全部或部分常駐內(nèi)存.在單CPU情況下,處于該狀態(tài)的進程數(shù)只有一個.OS所需的用于描述進程及控制進程全部信息.統(tǒng)堆棧，用戶堆棧）構成的。;數(shù)據(jù)段以及各種堆棧的值和PCB塊）。在一個系統(tǒng)中，通?？梢該碛袛?shù)十個以及若干個PCB,把具有相同狀態(tài)的PCB,用其中的鏈接字鏈接成一個隊列.訪問指定的寄存器和存儲區(qū).

　　

【正文】 讀者同時執(zhí)行讀操作 不允許讀者、寫著同時操作（讀、寫互斥） 不允許多個寫者同時操作（只能一個寫） 第一類：讀者優(yōu)先策略 如果讀者來 ? 無讀者、寫者，新讀者可以讀 ? 有寫者等，但有其他讀者正在讀，則新讀者也可以讀。 ? 有寫者寫，新讀者等。 如果寫者來 ? 無讀者，新寫者可以寫。 ? 有讀者，新寫者等待。 ? 有其他寫者，新寫者等待。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 81 寫進程 ... P(Wrt)。 寫； V(Wrt)。 讀進程 ... P(Wrt)； 讀； V(Wrt)。 Wrt =1 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 82 讀者 While (true) { P(mutex)。 readcount++。 if (readcount＝＝ 1） P(w)。 V(mutex)。 讀； P(mutex)。 readcount 。 if (readcount= =0) V(w)。 V(mutex)。 } 寫者 While (true) { P(w)。 寫； V(w)。 } 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 83 ： 有五個哲學家，圍坐在一圓桌旁，桌中央有一盤通心粉，每人面前有一只空盤子，每兩人之間放一只筷子。每個哲學家的行為是思考，感到饑餓，然后吃通心粉。為了吃通心粉，每個哲學家必須拿到兩只筷子，并且每個人只能直接從自己的左邊或右邊取筷子。 為防止死鎖發(fā)生可采取的措施： ? 最多允許 4個哲學家同時坐在桌子周圍 ? 僅當一個哲學家左右兩邊的筷子都可用時，才允許他拿筷子。 ? 給所有哲學家編號，奇數(shù)號的必須先拿左邊，偶數(shù)號的必須先拿右邊的。 為了避免死鎖，把哲學家分成三種狀態(tài)：思考、饑餓、進 食。并且一次拿到兩只筷子，否則不拿。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 84 哲學家就餐問題解法 define N 5 define THINKING 0 define HUNGRY 1 define EATING 2 typedef int semaphore Int state[N]。 Semaphore mutex=1。 Semaphpre S[N]。 Void test(int i) { if ((state[i]= = HUNGRY)amp。amp。(STATE[(i1)%5]!=EATING amp。amp。 (state[(i+1)%5]!=EATING { state[i]=EATING。 v(amp。s[i])。 } } 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 85 Void philosopher(int i) { while(true) { 思考； p(amp。mutex)。 state[i]=HUNGRY。 test[i]。 v(amp。mutex)。 p(amp。s[i])。 拿左叉子； 拿右叉子； 吃飯； 放左叉子； 放右叉子； P(amp。mutex)。 state[i]=THINKING。 test([i1]%5)。 test([i+1]%5)。 v(amp。mutex)。 } state[i]=THINKING。 s[i]=0。 } 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 86 IPC 經(jīng)典問題 ：有兩組并發(fā)進程：讀者和寫著共享一組數(shù)據(jù)區(qū)。 要求：允許多個讀者同時執(zhí)行讀操作 不允許讀者、寫著同時操作（讀、寫互斥） 不允許多個寫者同時操作（只能一個寫） 第二類：寫者優(yōu)先策略 ? 多個讀者可以同時進行讀。 ? 寫者必須互斥（只允許一個寫者寫，也并不允許讀者寫者同 時進行。 ? 讀、寫者優(yōu)先于讀者（一旦有寫者，則后續(xù)讀者必須等待， 喚醒時優(yōu)先考慮寫者。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 87 進程的同步機制－－管程 管程的提出 采用 ，對于共享變量及信號量變量的 操作將被分散在各個進程中。 ： 1. 易讀性差。由于信號量的操作是分散的，而要了解對于一組共享變量及信號量的操作是否正確，者必須通讀整個系統(tǒng)或者并發(fā)程序。 2. 不利于修改和維護。因為程序的局部性差，所以一組變量或一段代碼的修改都可能影響全局。 3. 正確性難以保證。因為 OS或并發(fā)程序通常很大，要保證這樣一個復雜的系統(tǒng)沒有邏輯錯誤是很難的。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 88 管程的定義：指關于共享資源的數(shù)據(jù)及在其上操作的一組過程或共享數(shù) 據(jù)結構及其規(guī)定的所有操作。 系統(tǒng)按資源管理的觀點分解成若干模塊，用數(shù)據(jù)表示抽象系統(tǒng)資源， 同時分析了共享資源和專用資源在管理上的差別，按不同的管 理方 式定義模塊的類型和結構，使同步操作相對集中，從而增加了模塊 的相對獨立性。 管程是相應語言中的一個成分。 管程的形式 ? Type monitor_name=MONITOR。 ? 共享變量說明； ? define 本管程內(nèi)所定義、本管程外可調(diào)用的過程（函數(shù)）名字表。 ? Use 本管程外所定義、本管程內(nèi)可調(diào)用的過程（函數(shù)）名字表。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 89 Procedure 過程名（形參表）； 過程局部變量說明； BEGIN 語句序列； END。 FUNCTION 函數(shù)名（形參表）：值類型 函數(shù)局部變量說明； BEGIN 語句序列； END。 BEGIN 共享變量初始化語句序列； END。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 90 管程的 4個組成部分 ① 名稱 ② 數(shù)據(jù)結構說明 ③ 對該數(shù)據(jù)結構進行操作的一組過程 /函數(shù) ④ 初始化語句 管程的 3個主要特征 ① 模塊化，一個管程是一個基本程序執(zhí)行單位，可以單獨編譯。 ② 抽象數(shù)據(jù)類型，管程是一種特殊的數(shù)據(jù)類型，其中不僅有數(shù)據(jù)，而且還有對數(shù)據(jù)進行操作的代碼。 ③ 信息掩蔽，管程是半透明的，管程中的外部過程（函數(shù)）實現(xiàn)了某些功能，管程中的內(nèi)部過程（函數(shù)）實現(xiàn)了某些功能，至于這些功能是怎樣實現(xiàn)的，在其外部是不可見的。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 91 管程的 3個要素 ① 管程中的共享變量在管程外部是不可見的，外部只能通過調(diào)用管程中所說的外部過程（函數(shù)）來間接地訪問管程中的共享變量。 ② 為了保證管程共享變量的數(shù)據(jù)完整性，規(guī)定管程互斥進入。 ③ 管程通常是用來管理資源的，因而在管程中應當設有進程等待隊列以及相應的等待和喚醒操作。 問題：多個進程出現(xiàn)在管程中 當一個進入管程的進程執(zhí)行等待操作時，它應當釋放管程的互斥 權；當一個進入管程的進程執(zhí)行喚醒操作時，管程中便存在兩個同 時處于活動狀態(tài)的進程。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 92 處理方法有三種： ① P等待， Q繼續(xù)，直到 Q退出或等待 ② Q等待， P繼續(xù)，直到 P等待或退出 ③ 規(guī)定喚醒為管程中最后一個可執(zhí)行的操作 由于管程是互斥進入的，所以當一個進程試圖進入一個已被占用的管程時，它應當在管程的入口處等待，因而在管程的入口處應當有一個進程等待隊列，稱為入口等待隊列。 如果進程 P喚醒進程 Q,則 P等待 Q繼續(xù)。如果進程 Q在執(zhí)行時又喚醒進程R，則 Q等待 R執(zhí)行 ...,如此，在管程內(nèi)部，由于執(zhí)行喚醒操作，可能會出現(xiàn)多個等待進程，因而還需要有一個進程等待隊列，這個等待隊列被稱為緊急等待隊列。它的優(yōu)先級應該高于入口等待隊列的優(yōu)先級。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 93 由于管程通常是用于管理資源的，因而在管程內(nèi)部，應當存在某種 等待機制。當進入管程的進程因資源被占用等原因不能繼續(xù)運行時 使其等待。為此在管程內(nèi)部可以說明和使用一種特殊類型的變量， 稱作條件變量。 對于條件型變量，可以執(zhí)行 wait和 signal操作。 ① Wait（ c):如果緊急等待隊列非空，則喚醒第一個等待者。否則釋放管程的互斥權，執(zhí)行此操作的進程的 PCB入 C鏈尾部。 ② Signal(c):如果 C鏈為空，則相當于空操作，執(zhí)行此操作的進程繼續(xù)；否則喚醒第一個等待者，執(zhí)行此操作的進程的 PCB入緊急等待隊列的尾部。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 94 例 : 用 管程的實現(xiàn) ? 直接構造（效率高） ? 間接構造，即用某種已經(jīng)實現(xiàn)的同步機制來構造 Type one_instance=RECORD mutex:semaphore(初值為 1） urgent:semaphore（初值為 0） urgent_count:int (初值為 0） Type monitor_elements=MODULE。 define enter,leave,wait,signal。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 95 Procedure enter(VAR instance:one_instance)。 BEGIN P()。 END。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 96 Procedure leave(VAR instance:one_instance)。 BEGIN if (0) then BEGIN 。 V()。 END else V()。 END。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 97 Procedure wait(VAR instance:one_instance。VAR s: semaphore。VAR count:integer)。 BEGIN count ++。 if (0) then BEGIN 。 V()。 END else V()。 P(s)。 END。 第三章 進 程 管 理 2020/11/17 98 Procedure signal(VAR instance:one_instance。VAR s: semaphore。VAR count:integer)。 BEGIN if (count0) then BEGIN count 。 ++。 V(s)。 P()。 END END。