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1、第2、3章进程管理B互斥与同步本章知识点：并发原理互斥——软件解决方法互斥——硬件解决方法2.3进程同步管程2.5进程通讯2.4经典进程的同步问题1顺序程序及其特性程序的顺序性包括如下两层含义:(1)内部顺序性,对于一个进程来说,它的所有指令是按序执行的;(2)外部顺序性,对于多个进程来说,所有进程是依次执行的;例如,假设有P1和P2两个进程,其活动分别为:P1活动:a1a2a3a4P2活动:b1b2b3b4顺序执行时,有如下两种情形:情形1:a1a2a3a4b1b2b3b4情形2:b1b2b3b4a1a2a3a42
2、顺序程序设计三个良好的特性：（1）顺序性：处理机严格按照指令次序依次执行，即仅当一条指令执行完后才开始执行下一条指令；（2）封闭性：程序在执行过程中独占系统中的全部资源，该程序的运行环境只与其自身动作有关，不受其它程序及外界因素影响；（3）可再现性：程序的执行结果与执行速度无关，而只与初始条件有关，给定相同的初始条件，程序的任意多次执行一定得到相同的执行结果.3并发程序及其特性程序的并发性包括如下两层含义:(1)内部并发性,对于一个进程来说,它的所有指令可能按序执行，也可能不按次序执行;(2)外部并发性:对于多个进程
3、来说,所有进程是交叉(interleave)执行的.例如,对于上面P1和P2两个进程来说,只考虑外部并发性，具有许多情形,如:情形1:a1b1b2a2a3b3a4b4情形2:b1b2a1a2a3b3b4a4并发进程在其执行过程中,出现哪种交叉情形是不可预知的,这就是并发程序带来的不确定性．4并发程序三个特性(1)交叉性：程序并发执行对应某一种交叉，不同的交叉可能导致不同的计算结果，操作系统应当保证只产生导致正确结果的交叉，去除那些可能导致不正确结果的交叉.(2)非封闭性：一个进程的运行环境可能被其它进程所改变，从而相
4、互影响．(3)不可再现性：由于交叉的随机性，并发程序的多次执行可能对应不同的交叉，因而不能期望重新运行的程序能够再现上次运行的结果．5与时间有关的错误若有两个进程P1、P2，共享一个公用变量c，初值为8，P1、P2所做工作如下：P1(退票)P2（售票）L1：a=c；L4：b=c；L2：a=a+1；L5：b=b-1；L3：c=a；L6：c=b；6与时间有关的错误试看下述两种执行情况：(1)若语句执行顺序为L1，L2，L3，L4，L5，L6，则c=8；(2)若语句执行顺序为L1，L2，L4，L5，L3，L6，则c=7。显
5、然，上述结果是不能令人满意的。P1、P2是进程，每个进程中语句执行顺序是不变的，而两个进程的语句是可以交叉执行的，它们以哪种方式交叉执行是不可预知的。改进：将c处理成临界资源，让P1、P2互斥访问c，一个进程对于c的一次访问完毕，另一个进程才能访问，就不会出现这种情况。7与时间有关的错误上述错误并不是一定发生的,它与进程的推进速度有关.即上述错误发生与否与进程P1和P2的推进速度有关,而速度是时间的函数,因而这种错误称为与时间有关的错误.发生上述错误的原因在于两个进程P1和P2同时对于一个变量C进行操作,一个进程对C
6、的操作仅做了一部分,另一个进程中途插入使得变量C处于一种不确定的状态,用数据库的术语来说,就是失去了变量C的数据完整性.8临界区criticalsection进程访问临界资源的程序段称为临界区。在一个系统中，可以用某些方法或某种机制保证进程对临界区的互斥访问，一个好的解决方案应该遵循以下条件：(1)任何两个进程不能同时处于临界区内；(2)进程在临界区外只作有限时间的等待；(3)临界区外的进程不得阻塞其它进程进入临界区；(4)等待临界区时,释放CPU。92.3并发原理在单处理机多道程序的系统中，进程的并发执行方式是插入
7、执行，表面看起来进程如同是同时执行的。在多处理机系统中并发执行方式有插入执行和重叠执行。并发的存在要求操作系统必须能跟踪大量活跃进程,必须为每一活跃进程分配资源，必须保护每一进程的数据和物理资源不被其他进程侵犯，并且进程执行的结果与其他并发进程执行时的相对速度无关。102.3进程间相互联系与 相互作用相互联系：（1）相关进程：在逻辑上具有某种联系的进程称作相关进程.（2）无关进程：在逻辑上没有任何联系的进程称作无关进程.相互作用：（1）直接相互作用：进程之间不需要通过中间媒介而发生的相互作用，这种相互作用通常是有意识
8、的.（2）间接相互作用：进程之间需要通过某种中间媒介而发生的相互作用，这种相互作用通常是无意识的.112.3进程间的相互竞争并发进程在竞争使用同一资源时将产生冲突。进程间的竞争面临3个控制问题：互斥mutualexclusion(临界资源和临界段)死锁deadlock饥饿starvation竞争的控制不可避免地涉及到操作系统，因为是操作系统分配
