Chap并發(fā)進(jìn)程臨界區(qū)管理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1Chap并發(fā)進(jìn)程臨界區(qū)管理并發(fā)進(jìn)程臨界區(qū)管理多道程序設(shè)計(jì)程序的動(dòng)態(tài)概念內(nèi)存管理提高性能和利用率提高CPU與I/O，I/O之間的并行度固定/動(dòng)態(tài)分區(qū)、分頁(yè)/分段處理器管理/進(jìn)程抽象進(jìn)程抽象I/O設(shè)備管理設(shè)備抽象, I/O軟件的分層虛存抽象虛存抽象處理器調(diào)度虛擬分頁(yè)虛擬段頁(yè)式文件抽象文件抽象單/多線程結(jié)構(gòu)進(jìn)程中斷技術(shù)虛擬分段并發(fā)進(jìn)程, 同步與互斥(PV, 管程, 進(jìn)程通信)磁盤(pán)管理/調(diào)度死鎖問(wèn)題, 必要條件, 預(yù)防, 避免, 檢測(cè)和解除文件邏輯結(jié)構(gòu)文件物理結(jié)構(gòu)文件目錄, 共享與保護(hù)虛擬文件系統(tǒng)I/O控制方式, 緩沖技術(shù)設(shè)備分配, 虛擬設(shè)備Spooling文件管理文件系統(tǒng)文件抽象文件抽象Ch

2、ap3Chap4Chap6Chap2Chap5Roadmap安全與保護(hù) Chap 7，網(wǎng)絡(luò)和分布式 Chap8第1頁(yè)/共42頁(yè)3第三章 同步、通信與死鎖3.1 并發(fā)進(jìn)程3.2 臨界區(qū)管理3.3 信號(hào)量與PV操作3.4 管程3.5 進(jìn)程通信3.6 死鎖3.7 Linux同步機(jī)制和通信機(jī)制3.8 Windows 2003同步機(jī)制和通信機(jī)制第2頁(yè)/共42頁(yè)4第3頁(yè)/共42頁(yè)5第4頁(yè)/共42頁(yè)6第5頁(yè)/共42頁(yè)7第6頁(yè)/共42頁(yè)8第7頁(yè)/共42頁(yè)9第8頁(yè)/共42頁(yè)10進(jìn)程進(jìn)程i1 i1p1p1i ip po oo1o1i2i2p2p2o2o2i3i3p3p3o3o3t1t1t2t2t3t3時(shí)間時(shí)間并行

3、工作并行工作i4i4t4t4i5i5P4P4第9頁(yè)/共42頁(yè)11第10頁(yè)/共42頁(yè)12第11頁(yè)/共42頁(yè)13nModularitynConvenience第12頁(yè)/共42頁(yè)14第13頁(yè)/共42頁(yè)15第14頁(yè)/共42頁(yè)16第15頁(yè)/共42頁(yè)17第16頁(yè)/共42頁(yè)18第17頁(yè)/共42頁(yè)19第18頁(yè)/共42頁(yè)20此時(shí)出現(xiàn)把同一張票賣(mài)給兩個(gè)旅客的情況，兩個(gè)旅客可能各自都買(mǎi)到一張同天同次航班的機(jī)票，可是，Aj的值實(shí)際上只減去1，造成余票數(shù)不正確。特別是，當(dāng)某次航班只有一張余票時(shí)，可能把一張票同時(shí)售給兩位旅客。 第19頁(yè)/共42頁(yè)21由于borrow和return共享代表主存物理資源的臨界變量X，對(duì)并發(fā)執(zhí)

4、行不加限制會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤，例如，一個(gè)進(jìn)程調(diào)用borrow申請(qǐng)主存，在執(zhí)行比較B和X大小的指令后，發(fā)現(xiàn)BX，但在執(zhí)行進(jìn)程進(jìn)入等待主存資源隊(duì)列前，另一個(gè)進(jìn)程調(diào)用return搶先執(zhí)行，歸還所借全部主存資源；這時(shí)，由于前一個(gè)進(jìn)程還未成為等待者，return中的釋放等主存資源進(jìn)程相當(dāng)于空操作，以后當(dāng)調(diào)用borrow的應(yīng)用進(jìn)程被置成等主存資源時(shí)，可能己經(jīng)沒(méi)有其他進(jìn)程再來(lái)歸還主存，從而，申請(qǐng)資源的進(jìn)程處于永遠(yuǎn)等待狀態(tài)。 第20頁(yè)/共42頁(yè)22第21頁(yè)/共42頁(yè)23第22頁(yè)/共42頁(yè)24第23頁(yè)/共42頁(yè)25第24頁(yè)/共42頁(yè)26第25頁(yè)/共42頁(yè)27第26頁(yè)/共42頁(yè)283.2 臨界區(qū)管理3.2.1 互斥與臨界

5、區(qū)互斥與臨界區(qū) 實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的幾種嘗試實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的幾種嘗試 實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的軟件方法實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的軟件方法 實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的硬件設(shè)施實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)管理的硬件設(shè)施第27頁(yè)/共42頁(yè)29第28頁(yè)/共42頁(yè)30(3) 擇一而入、算法可行。第29頁(yè)/共42頁(yè)31進(jìn)程P1(P2)測(cè)試inside2(insidel)與隨后置insidel(inside2)之間，P2(P1)可能發(fā)現(xiàn)insidel(inside2)有值false，于是它將置inside2(insidel)為true，并且與進(jìn)程P1(P2)同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)。 兩個(gè)進(jìn)程可能都進(jìn)去兩個(gè)進(jìn)程可能都進(jìn)去第30頁(yè)/共42頁(yè)32延遲進(jìn)程P1(P2)對(duì)i

6、nside2(insidel)的測(cè)試，先置insidel(inside2)為true，用以封鎖P2(P1)，修正后的程序如下，不幸，它也是無(wú)效的，有可能每個(gè)進(jìn)程都把自己的標(biāo)志置成true，從而出現(xiàn)死循環(huán)，這時(shí)沒(méi)有進(jìn)程能在有限時(shí)間內(nèi)進(jìn)入臨界區(qū)，造成永遠(yuǎn)等待。 兩個(gè)進(jìn)程都進(jìn)不去兩個(gè)進(jìn)程都進(jìn)不去第31頁(yè)/共42頁(yè)33第32頁(yè)/共42頁(yè)34第33頁(yè)/共42頁(yè)35P0中執(zhí)行了中執(zhí)行了turn=1, 暫時(shí)進(jìn)不去，等暫時(shí)進(jìn)不去，等P1中執(zhí)行中執(zhí)行turn=0, P0可以進(jìn)去，可以進(jìn)去，P0使用完臨界區(qū)，退出臨界區(qū)的時(shí)候，將使用完臨界區(qū)，退出臨界區(qū)的時(shí)候，將turn=0(好像是多余的好像是多余的), 此時(shí)此時(shí)

7、P1還是進(jìn)不去，要等還是進(jìn)不去，要等p0執(zhí)行執(zhí)行turn=1，使得，使得P1有機(jī)會(huì)進(jìn)入臨界區(qū)，之后，有機(jī)會(huì)進(jìn)入臨界區(qū)，之后，P1退出臨界區(qū)的時(shí)候，退出臨界區(qū)的時(shí)候，turn=1，P0暫時(shí)進(jìn)不去，等在暫時(shí)進(jìn)不去，等在P1中執(zhí)行中執(zhí)行turn=0，P0可以再次進(jìn)入臨界區(qū)，因此，可以再次進(jìn)入臨界區(qū)，因此，P0和和P1使用臨界區(qū)的次序變成了完全一比一的交替方式，這只能是臨界區(qū)互斥使用的一個(gè)特例，不能滿(mǎn)足臨界區(qū)互斥使用的完全隨機(jī)性。使用臨界區(qū)的次序變成了完全一比一的交替方式，這只能是臨界區(qū)互斥使用的一個(gè)特例，不能滿(mǎn)足臨界區(qū)互斥使用的完全隨機(jī)性。第34頁(yè)/共42頁(yè)36第35頁(yè)/共42頁(yè)37第36頁(yè)/共42頁(yè)38第37頁(yè)/共42頁(yè)39在進(jìn)入臨界區(qū)之前，首先用TS指令測(cè)試s，如果沒(méi)有進(jìn)程在臨界區(qū)內(nèi)，則可以進(jìn)入，否則必須循環(huán)測(cè)試直到s為true；當(dāng)進(jìn)