第七講并發(fā)執(zhí)行問題

目的與要求：了解并行程序的高級語言表示與操作系統(tǒng)支持下的實現(xiàn)；了解同步與互斥問題。重點與難點：并行程序中的同步與互斥作業(yè)：1，2,3,例舉兩個現(xiàn)實生活中需要同步與互斥的例子。第四章進程同步與通訊、進程死鎖

并發(fā)的需求操作系統(tǒng)應盡量支持用戶態(tài)程序最大限度地并行執(zhí)行。程序設計要利用操作系統(tǒng)對并行運行的支持（以進程或線程方式），安排并行事務并行執(zhí)行。操作系統(tǒng)核心程序也要盡可能地并發(fā)運行4.1并發(fā)編程計算任務存在并行成分

S1和S2兩個子任務可并發(fā)執(zhí)行

S1S3S2并發(fā)程序設計語言---并發(fā)語句是在傳統(tǒng)高級語言基礎上增加描述并行的語句。語法形式ParbeginS1；S2；…Sn；Parend；Si（i=1，2，…，n）是單個語句Parbegin和Parend之間的語句可以并發(fā)執(zhí)行并發(fā)語句示例前面那個計算任務可以描述為： Parbegin S1； S2； Parend； S3并發(fā)語句描述手段的優(yōu)缺點并發(fā)語句Parbegin/Parend的結(jié)構(gòu)化特征非常好但存在著描述能力不強的缺點，即存在著用Parbegin/Parend語句無法描述的并發(fā)優(yōu)先關系（如下圖）。若能輔以其它手段（如本章后續(xù)將介紹的信號量機構(gòu)），則并發(fā)語句可以大大增加其描述并發(fā)的能力。S1S2S3S4S5S6S7與進程相關的系統(tǒng)調(diào)用Unix-alike操作系統(tǒng)利用進程（或線程）支持并發(fā)執(zhí)行它提供了如下系統(tǒng)調(diào)用：fork（）：創(chuàng)建一個新進程。該系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行完成后，系統(tǒng)已創(chuàng)建了一個子進程，該子進程繼承了父進程的程序空間，復制了父進程的數(shù)據(jù)段和棧段。也就是說不管是父進程還是子進程，在占有處理機后，都從fork（）調(diào)用的返回點開始運行，而父進程fork（）調(diào)用的返回值是子進程的進程標識pid；子進程fork（）調(diào)用的返回值是0。exit（status）：進程結(jié)束。該系統(tǒng)調(diào)用發(fā)出后，操作系統(tǒng)將從系統(tǒng)中刪除調(diào)用exit的進程，并將status值傳給等待它結(jié)束的父進程。wait（&status）：等待子進程結(jié)束。當有多個子進程時，任一個子進程結(jié)束即將控制返回調(diào)用者，并將子進程調(diào)用exit（status）時的status值送到&status指針所指單元中。在控制返回調(diào)用者時，同時將所等到的子進程pid作為wait（）系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)的返回值。waitpid（pid，…）：等待pid所指定的進程結(jié)束。4.2進程的互斥與同步同步關系（亦稱直接制約關系）指完成同一任務的伙伴進程間，因需要在某些位置上協(xié)調(diào)它們的工作而等待、傳遞信息所產(chǎn)生的制約關系。互斥關系（亦稱間接制約關系）即進程間因相互競爭使用獨占型資源（互斥資源）所產(chǎn)生的制約關系。4.2.1同步與臨界段問題例1：同步問題。如果進程P1執(zhí)行S1，S3進程P2執(zhí)行S2，則P1在執(zhí)行S3之前必須等待P2執(zhí)行完S2。S1S3S2例2：P1、P2兩進程使用同一打印機。如果不互斥使用會交叉輸出Entrycodeexitcode使用打印機P1Entrycodeexitcode使用打印機P2例4：有限緩沖區(qū)的生產(chǎn)者/消費者問題（生產(chǎn)者和消費者共享一個產(chǎn)品緩沖鏈）INSTNEXT共享N個緩沖區(qū)P1P2…PmC1C2…CnINSTNilINSTNEXTFirstINSTNEXTFirst

typedefstruct{……}item；//消息類型

typedefstruct{ structbuffer*next; structiteminst； }buffer；//緩沖類型 structbuffer*P，*C，*First; structitemnextp，nextc; First=nil;

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) new(P);#獲得一空緩沖區(qū) P.inst=nextp; P.next=First; First=P; }while(1);};

ParbeginProducer(){ do{ …produceaniteminnextp;...T0：consumerC=FirstT1：producerP.next=FirstT2：producerFirst=PT3：consumerFirst=Fi