计算机操作系统（八）——并发程序设计

并发程序设计

顺序程序设计

进程的并发执行

处理器利用率计算

并发程序设计

临界区：并发进程中与互斥共享变量相关的程序段

临界区管理

同时进入临界区

process P1 begin while inside2 do [ ]; inside1 := true; 临界区; inside1 := false; end; process P2 begin while inside1 do [ ]; inside2 := true; 临界区; inside2 := false; end;123456789101112131415

同时等待进入临界区

process P1 begin inside1 := true; while inside2 do [ ]; 临界区; inside1 := false; end; process P2 begin inside2 := true; while inside1 do [ ]; 临界区; inside2 := false; end;123456789101112131415 解决思路
c
// 测试锁
TS(x) {
if (x==false) {x=true;return true;
} else return false;
}
Boolean lock;
lock=false; // 临界区可用
process Pi {
Boolean pi;
repeat pi=TS(lock) until pi; // 循环请求锁
临界区
lock=false; // 解锁
}
// 交换锁
swap(a, b){temp=a;a=b;b=temp;}
Boolean lock;
lock=false; // 临界区可用
process Pi {
Boolean pi;
pi=true;
repeat swap(lock, pi) until !pi; // 循环建立锁
临界区;
lock=false; // 解锁
}
实现临界区管理的硬件设施
TS和swap指令均是忙式等待，效率低 简单的解决办法是在进出临界区时开关中断，这样临界区执行就不会中断了，执行就有原子性。关中断；临界区；开中断 操作系统原语就采用这种实现思路 但是，临界区的指令长度应该是短小精悍，这样才能保证系统效率 不建议用户程序使用，滥用是可怕的！ 多个并发进程访问临界资源时，存在竞争制约关系。如果两个进程同时停留在相关的临界区内就会出现与时间相关的错误

PV操作与进程互斥

记录型信号量：一种带数值的软资源

typedef struct semaphore { int value; // 信号量值 struct pcb *list; // 信号量等待进程队列指针 }1234 每个信号量建立一个等待进程队列 每个信号量相关一个整数值
正值表示资源可复用次数 0值表示无资源且无进程等待 负值表示等待队列中进程个数 P、V操作原语
c
procedure P(semaphore:s) {
s -= 1; // 信号量-1
if (s<0) W(s); // 若信号量小于0，则调用进程被置成等待信号量s的状态
}
procedure V(semaphore:s) {
s += 1; // 信号量+1
if (s<=0) R(s); // 若信号量小于等于0，则释放一个等待信号量s的进程
}
PV操作解决进程互斥问题框架
c
semaphore s;
s=1;
begin
process Pi {
......
P(s);
临界区;
V(s);
......
}
end;

PV操作解决进程同步问题