Aries and Leo form a powerful, passionate, and dynamic duo. Both are Fire signs, sharing a love for adventure, excitement, and leadership. Their relationship is built on mutual admiration, generosity, and# 1. 进程同步 ## 1.1 进程同步的基本概念 - **进程同步**：对多个相关进程在执行次序上进行协调，使并发执行的各个进程之间能按照一定的规则（或时序）共享系统资源，并能很好地合作，从而使程序的执行具有可再现性 - **进程间的两种制约关系** - **间接相互制约关系**：多个进程在并发执行时，由于共享系统资源，如CPU、I/O设备等，致使这些进程的执行形成相互制约的关系。为了使这些进程能有序地执行，对于系统中的这类资源，必须由系统实施统一分配，即用户在使用资源之前，应先提出申请，而不允许用户进程直接使用系统资源 - **直接相互制约关系**：某些应用程序为了完成某任务而建立了两个或多个进程，这些进程为了完成同一项任务而相互合作，进程间的直接制约关系就是源于它们之间的相互合作 - **临界资源**：虽然系统中可供多个进程所共享的资源很多，但其中许多资源一次只能为一个进程所使用，我们把一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源 - **临界区**：在每个进程中，访问临界资源的那段代码称为临界区 - 进入区：为了进入临界区使用临界资源，在进入区要检查可否进入临界区，如果可以进入临界区，则应设置正在访问临界区的标志，以阻止其他进程同时进入临界区 - 退出区：将正在访问临界区的标志清除 - 剩余区：代码中的其余部分 while (TRUE) { 进入区 临界区 退出区 剩余区 } - **同步机制应遵循的规则**：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待 ## 1.2 硬件同步机制 - 关中断：在进入锁测试之前关闭中断，直到完成锁测试并上锁之后才能打开中断。这样，进程在临界区执行期间，计算机系统不响应中断，从而不会引发调度，也就不会发生进程或线程切换。由此，保证了对锁的测试和关锁操作的连续性和完整性，有效地实现了互斥 - Test-and-Set指令：该指令功能是读出指定标志后把该标志设置为真 - Swap指令：又名Exchange指令，该指令的功能是交换两个字（字节）的内容 ## 1.3 信号量机制 - 整型信号量：用于表示资源数目的整型量S，仅能通过P、V操作来访问 wait(S) { while (S <= 0); S--; } signal(S) { S++; } - 记录型信号量：除了一个用于代表资源数量的整型变量value外，再增加一个进程链表L，用于链接所有等待该资源的进程 typedef struct { int value; struct process_control_block *list; } semaphore; wait(semaphore *S) { S->value--; if (S->value < 0) block(S->list); } signal(semaphore *S) { S->value++; if (S->value <= 0) wakeup(S->list); } - AND型信号量：将进程在整个运行过程中需要的所有资源，一次性全部地分配给进程，待进程使用完后再一起释放 Swait(S1, S2, ..., Sn) { while (TRUE) { if (S1 >= 1 && ... && Sn >= 1) { for (i = 1; i <= n; i++) Si--; break; } else { 将进程放入第一个小于1信号量的等待队列，并将程序计数器置于Swait操作开始处 } } } Ssignal(S1, S2, ..., Sn) { while (TRUE) { for (i = 1; i <= n; i++) { Si++; 将Si等待队列中所有进程移入就绪队列 } } } - 信号量集：在Swait时，对信号量Si的测试值不再是1，而是该资源的分配下限值ti，即要求Si >= ti，否则不予分配。一旦允许分配，进程对该资源的需求值为di，即表示资源占用量，进行Si = Si - di操作 ## 1.4 信号量的应用 - 利用信号量实现进程互斥 semaphore mutex = 1; void process_A() { while (TRUE) { wait(mutex); 临界区 signal(mutex); 剩余区 } } void process_B() { while (TRUE) { wait(mutex); 临界区 signal(mutex); 剩余区 } } - 利用信号量实现前趋关系 void process_P1() { S1; signal(a); } void process_P2() { wait(a); S2; signal(b); signal(c); } void process_P3() { wait(b); S3; signal(d); } void process_P4() { wait(c); S4; signal(e); } void process_P5() { wait(d); wait(e); S5; } ## 1.5 管程机制 - 管程的定义：代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块，我们称之为管程 - 管程的组成 - 局部于管程的共享数据结构说明 - 对该数据结构进行操作的一组过程 - 对局部于管ưng dụng của các loại hạt