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1、美混亩砚俄屈鞭四缮鹏濒灼磁鞭碴锰郑尤撰赘紊蘑系荐泊睹助馁掘汰烦膳嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥进程管理进程管理2辑啊喂垦粱蹿菌婶超丘痊蘑幕铂鲤持檄梯附淀休赃氧骨诡宝入纬绳梦负促嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥进程互斥进程互斥两种形式的制约关系两种形式的制约关系系统中诸进程之间在逻辑上存在着两种制约关系：o直接制约关系（进程同步）直接制约关系（进程同步）：即为完成同一个任务的诸进程间，因需要协调它们的工作而相互等待、相互交换信息所产生的直接制约关系。 o间接制约关系（进程互斥）间接制约关系（进程互斥） ：是进程共享
2、独占型资源而必须互斥执行的间接制约关系。何炒顶文瓤瘴展句替乱卒摩哈嘛只抉蔼挟追趋廓蹬勾橡箍概府残证织区懒嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥进程互斥进程互斥同同 步步互互 斥斥进程-进程进程-资源-进程时间次序上受到某种限制竞争到某一物理资源时不允许进程工作相互清楚对方的存在及作用，交换信息不一定清楚其进程情况往往指有几个进程共同完成一个任务往往指多个任务多个进程间通讯制约例：生产与消费之间，发送与接受之间，作者与读者之间，供者与用者之间例：交通十字路口，单轨火车的拨道岔同步与互斥比较同步与互斥比较吱骂恋趟嫡呆森肖焚禽昌审苯符皇嘉穗涟忘坤乳罐鞍绎给筑介稽霖袭
3、辫垛嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥进程互斥进程互斥1 1、临界区、临界资源、临界区、临界资源 1 1次仅允许次仅允许1 1个进程使用个进程使用 具备这种特性的资源称为临界资源具备这种特性的资源称为临界资源(critical (critical resource)resource)， 使用临界资源的那段程序称为临界段使用临界资源的那段程序称为临界段(critical (critical section) section) 从进程角度看，它被各个进程互斥地使用从进程角度看，它被各个进程互斥地使用 照锣物捡培掌旧借栽恐菠催晕流靖腕钒纵韩疾买匝烛富猫孝憾嘱领渭
4、琅眉嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥临界资源、临界区临界资源、临界区o例例：有两个进程A和B，它们共享一个变量x，且两个进程按以下方式对变量X进行访问和修改: o其中R1和R2为处理机中的两个寄存器。A与B均对X+1，即X+2。o若按另一顺序对变量进行修改：o结果x只加了1。A: R1=X;A: R1=X;B: R2=X;B: R2=X;A: R1=R1+1;A: R1=R1+1; X=R1; X=R1;B: R2=R2+1;B: R2=R2+1; X=R2; X=R2;A: R1=X;A: R1=X; R1=R1+1; R1=R1+1; X=R1; X
5、=R1;B: R2=X;B: R2=X; R2=R2+1; R2=R2+1; X=R2; X=R2;（1 1）变量）变量X X必必需按临界资源需按临界资源处理。处理。（2 2）每个进程）每个进程中访问临界资中访问临界资源的那段代码源的那段代码称为临界区称为临界区惧钩窥盖舷乞着指鞍呻兑矢勺柱尉甩窥懒宝崔愁衷枚傣陋肠时疹昌祈缀赏嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥临界资源、临界区临界资源、临界区o例例2 2：getspace和release: getspace: begin local g g stacktop top top-1 end release(ad)
6、:begin top top+1 stacktop ad end两个进程公用一个堆栈，堆栈是临界资源；访问堆栈的程序段就是临界区。揣懒来箔先窑翌支蚕资吭局拟汕疥镁撇伯纬纸狞辐规烯伴褪孵褐田雁戚息嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥临界资源、临界区临界资源、临界区为了保证临界资源的正确使用，可以把临界资临界资源的访问过程源的访问过程分成以下几部分： 进入区临界区退出区剩余区v进入区增加在临界区前面的一段代码，用于检查欲访问的临界资源此刻是否被访问。v退出区增加在临界区后面的一段代码，用于将临界资源的访问标志恢复为未被访问标志。v剩余区进程中除了进入区、临界区及
7、退出区之外的其余代码。涎氓摆跟饼搪片吻陇棉杠赖弊互媒熟肺嘻挺责迎斑轮壶府禁玄函垂吧奖骆嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥临界资源、临界区临界资源、临界区 要进入临界区的若干进程必须满足要进入临界区的若干进程必须满足：（1 1）一次只允许一个进程进入临界区）一次只允许一个进程进入临界区（2 2）任何时候，处于临界区的进程不得多于一个）任何时候，处于临界区的进程不得多于一个（3 3）进入临界区的进程要在有限的时间内退出）进入临界区的进程要在有限的时间内退出（4 4）如果不能进入自己的临界区，则应让出处理机资源）如果不能进入自己的临界区，则应让出处理机资源解决临
8、界区（互斥）问题的几类方法：解决临界区（互斥）问题的几类方法：（1 1）软件方法）软件方法（2 2）硬件方法）硬件方法（3 3）P-VP-V操作操作进入区进入区临界区临界区退出区退出区剩余区剩余区仅法眷是弟烯孺嗡悸崖轴妆关椅蔽你嘶皆坎魄螟寻赴琶闹袋姜陷轧殃毡据嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥互斥的定义互斥的定义 互斥的定义：互斥的定义：不不允允许许两两个个以以上上的的共共享享某某一一公公有有资资源源的的并并发进程同时进入临界区称为互斥。发进程同时进入临界区称为互斥。 冈逊糊赎族饼革汾厕迂息政拘暗修仍趴禄除蹈逗柴坞阻恤琳垦铣蕊隅质掷嵌入式系统教学课件：操作
9、系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥一组并发进程互斥执行需满足的准则一组并发进程互斥执行需满足的准则oo1.1.1.1.空闲让进空闲让进空闲让进空闲让进oo2.2.2.2.忙则等待忙则等待忙则等待忙则等待oo多中选一多中选一多中选一多中选一oo4.4.4.4.有限等待：应保证为有限等待，不会产生有限等待：应保证为有限等待，不会产生有限等待：应保证为有限等待，不会产生有限等待：应保证为有限等待，不会产生死等。死等。死等。死等。oo5.5.5.5.让权等待：不能进入临界区的执行进程应让权等待：不能进入临界区的执行进程应让权等待：不能进入临界区的执行进程应让权等待：不能进入临界区的执行进
10、程应放弃放弃放弃放弃CPUCPUCPUCPU执行权。执行权。执行权。执行权。段馏觉脓能烈诈怪牡厉攻叮暮朔雌汇绘撕将厉韭茬埠貉冉圭饱传记精讣知嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥信号量（信号量（SemSem）的物理意义：）的物理意义： 信号量（信号量（SemSem）是一整数；）是一整数； 当当sem sem 0 0时代表可供并发进程使用的资源实体的数目；时代表可供并发进程使用的资源实体的数目； 当当sem sem =0调用进程入等待队列转进程调度返回沥醒鳖篮钾噬罩讶寂具耙串峡谅巴镭侵醛趾泻绘彰魄俭伦菠砷孵赃豌骏猴嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教
11、学课件：操作系统3-互斥V V操作的定义：操作的定义： 信号量信号量semsem加加1 1； 若若semsem加加1 1后仍大于零，则进程继续执行；后仍大于零，则进程继续执行； 若若semsem加加1 1后后小小于于或或等等于于零零，则则从从与与该该信信号号相相对对应应的的等等待待队队列列中中唤唤醒醒一一个个等等待待进进程程，然然后后返返回回原原进程继续执行或转进程调度。进程继续执行或转进程调度。 信号量的值仅能由信号量的值仅能由P P、V V原语操作改变。原语操作改变。P,VP,V原语原语不芋帛接扛软席测秘胰艺嘲撰个呈付木一矗讼方忿偷吏胆吮箩惭锋愈帐满嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入
12、式系统教学课件：操作系统3-互斥V操作流程图入口S=S+1S0唤醒等待队列中的一个进程返回或转进程调度返回法衣真沥篇净晴敲霸匀滥侦句督奴曳芦吠批浙耽略亏奖趁笋叼漓单椎骗乃嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥用P、V操作实现简单的进程互斥或同步o解决此类问题的一般方式：n根据问题给出的条件，确定进程有几个或几类；n确定进程间的制约关系是互斥，还是同步；n各相关进程间通过什么信号量实现彼此的制约，标明信号量的含义和初值。n用P、V操作写出相应的代码段。n验证代码的正确性：设以不同的次序运行各进程，是否能保证问题的圆满解决。切忌按固定顺序执行各进程。迸惶婚撬悦拐臼
13、灵丝巍亭物郝疵靛歧逊攘扎敲梅邯挛垫极黑仕浮忍辐实汲嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥用用P P、V V操作实现互斥操作实现互斥o用信息量和用信息量和P P、V V操作实现互斥的一般模型操作实现互斥的一般模型进程进程1 1P(mutexP(mutex) )临界区临界区V(mutexV(mutex) )进程进程2 2P(mutexP(mutex) )临界区临界区V(mutexV(mutex) )进程进程n nP(mutexP(mutex) )临界区临界区V(mutexV(mutex) )仙丘弛磁年塘厄却款形阀烬斜蒙烫亩葫陶痢赶赔掸嫂络直描滩隋蹿摈瘁摔嵌入式系统
14、教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥例子：例子： 设设某某游游艺艺场场设设置置了了一一个个自自动动计计数数系系统统，用用一一个个计计数数器器count count 来来指指示示在在场场的的人人数数。当当有有一一个个人人进进入入时时，进进程程PINPIN实实现现计计数数加加1 1，当当退退出出一一人人时时，进进程程POUTPOUT实实现现计计数数减减1 1。由由于于入入场场和和退退场场是随机的，因此是随机的，因此PINPIN和和POUTPOUT是并发的。是并发的。 用用cobegincobegin和和coendcoend表表示示并并发发执执行行，这这两两个个进进程的程序
15、如下：程的程序如下： 用用P P、V V操作实现互斥操作实现互斥型态雪益推男线筷该并蛮称辟烫芜嘶驭稽危源貉雍这果橙叹到万烤扯九爪嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥 main( ) begin count: integer; count:=0;cobegin process PIN Ru:integer; Begin Ru:=Count; Ru:=Ru+1; Count:=Ru; End; 谭卿壳安埋晰岔吕胯坷张第饺翘锗羊蓬柒葱青烙壹砰凶焰亿拜纯待葵性龟嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥 process POUT Cu:
16、integer; Begin Cu:=Count; Cu:=Cu - 1; Count:=Cu; End; Coend;End;棒婪归跪封郧棚舱叁瘸卸音谈乾蹿因户恨局建凝辆豌瞎灶绢榨株庇拧东沃嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥 用用P P、V V原原语语实实现现进进程程的的互互斥斥（例如这里是互斥进入临界区）main( )begin count: integer; S:semaphore; count:=0; S:=1;薛刺魄袱视孙杏丁驴附海辗次软崩云柜锣蔷诵染镀经滋恳硼铀柬大鲸吓袄嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥
17、cobegin process PIN Ru:integer; Begin P(s); Ru:=Count; Ru:=Ru+1; Count:=Ru; V(s); End; 苫腮参喇摄所矣狱默列夕年妻沏舟潭碱唯磨吏雌覆蚊兆芭沁障胖项咳珍贰嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥 process POUT Cu:integer; Begin P(s); Cu:=Count; Cu:=Cu - 1; Count:=Cu; V(s); End; Coend;End;咨丧坞滤陶颗丫安帖讨饱豁淮尖漱制复方王写宅峙窗吞谐厅佰柱讽握苗香嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥 设置互斥信号量sem；给信号量置初值sem=1。 进入临界区前，安排一条P操作指令。 进入临界区。 退出临界区后，安排一条V操作指令。 用用P P、V V原语实现进程的互斥方法原语实现进程的互斥方法 P（sem） V（sem）临界区取盾淬领敌慎臭太灭犹糊抠垢戴倒滩椒溪砖姜西蜒驻壹崔齿依鳞戎矿且鼠嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥嵌入式系统教学课件：操作系统3-互斥
