文章目錄

• • • 1 進程同步與互斥
    • • • 1.1 進程同步
        • 1.2 進程互斥
        • 1.3 進程同步機制遵循的原則
        • 1.3 進程同步、互斥小結
    • 2 進程互斥實現方法
    • • • 2.1 互斥的軟件實現方法
        • • 2.1.1 單標志法
          • 2.1.2 雙標志法先檢查
          • 2.1.3 雙標志法后檢查
          • 2.1.4 Peterson算法
          • 2.1.5 互斥的軟件實現方法小結
        • 2.2 互斥的硬件實現方法
        • • 2.2.1 中斷屏蔽法
          • 2.2.2 TestAndSet指令
          • 2.2.3 Swap指令
          • 2.2.4 互斥硬件實現方法小結

1 進程同步與互斥

1.1 進程同步

主要是為了解決進程異步問題管理多個進程的運行，為了使多個進程能夠有條不紊地運行。

進程同步機制主要任務：對多個相關進程在執行次序上進行協調，使并發執行的諸進程之間能按一定規則（或時序）共享系統資源，并能很好地相互合作，從而使程序的執行具有可再現性。

1.2 進程互斥

進程互斥：當前一個進程訪問某源時，另外一個要訪問該臨界資源的進程必須要等待。

• 臨界資源：一段時間內只允許一個進程訪問的資源，比如物理設備（攝像頭、打印機）和某些變量、數據、內存緩沖區都是臨界資源。
• 對臨界資源的訪問必須互斥地進行。

對臨界資源的訪問過程可分為4個部分：

>臨界區：進程訪問臨界資源的那段代碼
進入區、退出區：實現進程互斥的那段代碼段

1.3 進程同步機制遵循的原則

空閑讓進：臨界區空閑時，可以允許一個請求進入臨界區的進程立即進入臨界區；

忙則等待：當已有進程進入臨界區時，其他試圖進入臨界區的進程必須等待；

有限等待：對請求訪問的進程，應確保能在有限時間內進入臨界區，不會產生饑餓現象；

讓權等待：當進程不能進入臨界區時，應立即釋放處理器，防止進程忙等待。

1.3 進程同步、互斥小結

2 進程互斥實現方法

2.1 互斥的軟件實現方法

2.1.1 單標志法

算法思想：兩個進程在訪問完臨界區后會把使用臨界區的權限交給另一個進程。也就是說每個進程進入臨界區的權限只能由另一個進程賦予。

優點：可以實現同一時間內最多只允許一個進程訪問臨界區。兩個進程必須是交替進入臨界區。

局限性：違背了空閑讓進原則，若某個進程不再進入臨界區，另外進程也無法進入臨界區，很容易造成資源利用不充分。

2.1.2 雙標志法先檢查

算法思想：每個進程訪問臨界區資源之前，先查看臨界資源是否正被訪問，若被訪問，該進程需等待，否則，進程才進入自己的臨界區。

先檢查對方進程狀態，再置自己標志

優點：不用交替進入，可連續使用

局限：兩個進程可能同時進入臨界區，違背忙則等待原則

2.1.3 雙標志法后檢查

先設置自己標志，再檢查對方進程狀態

局限：不遵循空閑讓進，有限等待，容易導致雙方謙讓，從而誰也無法進入臨界區，產生“饑餓”現象

2.1.4 Peterson算法

算法思想：是單標志法和雙標志法后檢查的綜合

局限：不遵循讓權等待，會發生忙等

2.1.5 互斥的軟件實現方法小結

2.2 互斥的硬件實現方法

2.2.1 中斷屏蔽法

利用“開/關中斷指令”實現（與原語的實現思想相同，即在某進程開始訪問臨界區到結束為止都不允許中斷，即不能發生進程切換，因此不可能發生兩個進程同時訪問臨界區的情況）

優點：簡單、高效

局限：不適用多處理機；只適用操作系統內核進程。不適用用戶進程

2.2.2 TestAndSet指令

簡稱TS指令或TSL指令，用硬件實現，執行過程不許間斷，只可一氣呵成。

優點：實現簡單、適用于多處理環境

缺點：不滿足“讓權等待”原則，暫時無法進入臨界區的進程會占用CPU并循環執行TSL指令，并會導致"忙等"

2.2.3 Swap指令

也稱Exchange指令，簡稱XCHG指令
用硬件實現，執行過程中不允許間斷，只可一氣呵成

優點：實現簡單，適用多處理機環境

缺點：不滿足“讓權等待”原則，暫時無法進入臨界區的進程會占用CPU并循環執行TSL指令，并會導致"忙等"

2.2.4 互斥硬件實現方法小結

總結

以上是生活随笔為你收集整理的7 操作系统第二章 进程管理 进程同步与互斥的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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