平顶山住房和城乡建设厅网站,河北网站制作,网站建设管理情况报告,杭州开发网站文章目录一、知识预览二、前篇文章知识点回顾三、信号量机制四、信号量机制—整形信号量五、信号量机制—记录型信号量六、总结一、知识预览 二、前篇文章知识点回顾 进程互斥的四种软件实现方式#xff1a;单标志法、双标志先检查、双标志后检查、Peterson算法。#xff08;…
文章目录一、知识预览二、前篇文章知识点回顾三、信号量机制四、信号量机制—整形信号量五、信号量机制—记录型信号量六、总结一、知识预览 二、前篇文章知识点回顾 进程互斥的四种软件实现方式单标志法、双标志先检查、双标志后检查、Peterson算法。 具体知识点见十八操作系统-进程互斥的软件实现方法 进程互斥的三种硬件实现方法中断屏蔽方法、TS/TSL指令、Swap/XCHG指令。具体知识点见十九操作系统-进程互斥的硬件实现方法 在双标志先检查法中进入区的“检查”、“上锁”操作无法一气呵成从而导致了两个进程有可能同时进入临界区的问题。 所有的解决方案都无法实现“让权等待”。
三、信号量机制 用户进程可以通过使用操作系统的一对原语来对信号量进行操作从而很方便的实现了进程互斥、进程同步。 信号量就是一个变量可以是一个整数也可以是更复杂的记录型变量可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量。比如系统中只有一台打印机就可以设置一个初值为1的信号量。 原语是一种特殊的程序段其执行只能一气呵成不能被中断。原语是由关中断/开中断指令实现的。软甲解决方案的只要问题是由“进入区的各种操作无法一气呵成”因此如果能把进入区、退出区的操作都用“原语”实现使这些操作能“一气呵成”就能避免问题。 一对原语waitS原语和signalS原语可以把原语理解成为我们自己写的函数函数名分别为wait和signal信号量S其实是函数调用时传入的一个参数。 wait、signal原语常简称为P、V操作。
四、信号量机制—整形信号量 用一个整数型的变量作为信号量用来表示系统中某种资源的数量。与普通整数变量的区别在于对信号量的操作只有三种初始化、P操作、V操作。
举例某计算机系统中有一台打印机
int s 1; //初始化整型信号量s表示当前系统中可用的打印机资源数void wait (int S) { // wait原语相当于进入区while (s 0); //如果资源数不够就一直循环等待SS-1; //如果资源数够则占用一个资源
}void signal (int S) { // signal原语相当于退出区”SS1; //使用完资源后在退出区释放资源
}//进程p0操作
进程PO:
...
wait(S); //进入区申请资源
使用打印机资源... //临界区访问资源
signal(S); //退出区释放资源
...//p1进程进入申请资源擦欧总
进程P1:
...
wait(S); //进入区申请资源
使用打印机资源... //临界区访问资源
signal(S); //退出区释放资源
...进程p0想要使用打印机资源由于资源有限只有一个并且要互斥访问这个打印机所以在使用打印机资源之前进程p0要先执行一个wait原语对信号量S进行操作。wait原语中,通过循环语句检查当前剩余资源数量是否足够若x小于等于0则说明系统已经没有这种资源了进程会一直循环。 但由于p0进程执行wait原语的时候s的值是1所以会跳出循环执行下一句。将打印机资源分配给p0进程系统当中打印机资源减一。 当p0在访问打印机资源时如果发生了进程切换有另外的进程也想使用打印机资源使用之前同样先执行wait原语。由于系统当中已经没有打印机资源了所以p1在执行while循环时会一直循环等待。 直到p0进程用完释放资源执行signal原语将信号量s由0变为1。p1才会跳出循环执行下一步。
补 “检查”和“上锁”一气呵成避免了并发、异步导致的问题。 存在的问题不满足“让权等待”原则会发生“忙等”。
五、信号量机制—记录型信号量 记录型信号量用记录型整数结构表示的信号量。 block原语如果剩余资源数不够,使用block原语使进程从运行态进入阻塞态,并把挂到信号量S的等待队列即阻塞队列)中。 wakeup原语释放资源后若还有别的进程在等待这种资源则使用wakeup原语唤醒等待队列中的一个进程该进程从阻塞态变为就绪态。 在考研题目中wait(S)、signal(S)也可以记为P(S)、V(S),这对原语可用于实现系统资源的“申请”和“释放”。S.value 的初值表示系统中某种资源的数目。
/*记录型信号量的定义*/
typedef struct {int value; //剩余资源数struct process *L; //等待队列
} semaphore;/*某进程需要使用资源时通过wait原语申请*/
void wait ( semaphore s) {s.value--;if (S.value 0 ) { block (S.L);}
}/*进程使用完资源后通过signal原语释放*/
void signal (semaphore s) {s.value;if (s.value 0) {wakeup(S.L);}
} 对信号量s的一次Р操作意味着进程请求一个单位的该类资源因此需要执行S.value–表示资源数减1当S.value 0时表示该类资源己分配完毕因此进程应调用block原语进行自我阻塞当前运行的进程从运行态—阻塞态主动放弃处理机并插入该类资源的等待队列S.L中。可见该机制遵循了“让权等待”原则不会出现“忙等”现象。 对信号量s的一次V操作意味着进程释放一个单位的该类资源因此需要执行S.value表示资源数加1若加1后仍是S.value o表示依然有进程在等待该类资源因此应调用wakeup原语唤醒等待队列中的第一个进程被唤醒进程从阻塞态→就绪态)。
例题 1. CPU为p0进程服务 2. 切换到p1进程 3. 切换到p2进程没有资源等待。
4. 切换到p3进程没有资源等待。
5. p2、p3均不能执行CPU切换回为p1服务。p0执行完成释放资源。 6. p2使用打印机资源执行完成后释放资源。
7. p1执行完成释放。
8. p3执行完释放结束。
六、总结
