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  • 整形信号量

    2020-03-06 22:36:57
    信号量可以理解为某一类可用资源的数目,信号量用来解决进程同步和互斥问题。整型信号量是整型量,仅能通过两个原子操作来访问。原子操作是不可中断的,原子操作就是原语的执行,这段代码不可中断,要执行都执行完,...

    信号量可以理解为某一类可用资源的数目,信号量用来解决进程同步和互斥问题。整型信号量是整型量,仅能通过两个原子操作来访问。原子操作是不可中断的,原子操作就是原语的执行,这段代码不可中断,要执行都执行完,若执行不完则回到这段代码起始位置重新执行。两个原子操作分别是P操作和V操作:

    // P操作 伪代码
    wait(S):
        While(S<=0) do no-op;
        S--;
    
    
    // V操作 伪代码
    signal(S):
        S++;
    
    // 这里的S就是整型信号量,wait(S)可以写作P(S),signal(S)可以写作V(S)。

    我们看如何使用PV操作实现互斥:

    // 用信号量机制实现互斥的模式
    semaphore  mutex = 1;
            begin
            parbegin
                process 1: begin
                               repeat
                                   wait(mutex);
                                   critical section
                                   signal(mutex);
                                   remainder section
                               until false;
                           end
                process 2: begin
                               repeat
                                   wait(mutex);
                                   critical section
                                   signal(mutex);
                                   remainder section
                                until false; 
                           end
            parend  
            end     
    
    

    mutex代表可用资源的数目,假设mutex=1,两个进程竞争使用mutex,那么防止不同步问题出现,每个进程中都要成对使用wait和signal。比如P1执行wait,mutex--代表使用资源,然后进行其他计算,这时P2执行wait无法通过判断条件,mutex=0表示当前没有可用资源,于是程序计数器调整指针回到wait起始代码。这样就很好的保证了P2不会参与P1的运行。P1执行完critical section临界区,执行signal,mutex++表示资源回收,这时P2才可以进行wait的执行。

    整形信号量也是存在缺点的,比如wait中如果条件不满足就要一直循环等待,这违背了同步机制的让权等待规则;并且整型信号量是在一种资源且只有一个的情形下使用的,实际情况没有这么简单。由此改进而来的记录型信号量出现了。

     

    传送门:记录型信号量AND型信号量信号量集

     

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  • 第八讲-整形信号量

    2020-06-28 08:18:49
    整形信号量 释放资源 signal

    整形信号量

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    释放资源 signal

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  • 10、信号量机制思维导图信号量机制的引入什么是信号量机制整形信号量记录型信号量 思维导图 信号量机制的引入 来看几个问题。 1、在用软件实现进程互斥的时候,双标志先检查算法由于 “上锁”“检查”操作无法...

    思维导图

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    信号量机制的引入

    来看几个问题。
    1、在用软件实现进程互斥的时候,双标志先检查算法由于 “上锁”“检查”操作无法一气呵成 而导致多个程序进入临界区的问题

    2、无论是硬件还是软件实现进程互斥都无法实现“让权等待”
    为了解决上述的问题,Dijkstra提出了卓有成效的方法----------信号量机制

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    什么是信号量机制

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    信号量的分类

    整形信号量

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    由于任然无法解决让权等待的问题,所以整型信号量也不是优选方案
    为了解决让权等待的问题,又提出了记录型信号量

    记录型信号量

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    看个例子:

    在这里插入图片描述

    场景:两台打印机、四个进程
    初始值:S.values = 2,S.L = 0
    1、进程A使用打印机,执行P(S)操作:S.values = 1,使用资源
    2、进程A执行同时进程B也使用打印机,执行P(S)操作:S.values = 0,使用资源
    3、进程AB执行同时进程C也使用打印机,执行P(S)操作:S.values = -1,进程C进入阻塞状态,进入等待队列
    4、进程ABC执行同时进程D也使用打印机,执行P(S)操作:S.values = -2,进程D进入阻塞状态,进入等待队列
    5、当进程A运行结束后,执行V(S)操作:S.values = -1,释放资源等待队列中的进程C被唤醒,使用资源
    6、当进程B运行结束后,执行V(S)操作:S.values = 0,释放资源等待队列中的进程D被唤醒,使用资源
    7、当进程C运行结束后,执行V(S)操作:S.values = 1 ,释放资源
    8、当进程D运行结束后,执行V(S)操作:S.values = 2 ,释放资源
    PS:S.values的值改变是因为执行PV操作的自加或自减,不是直接赋值操作
    PS:资源数目为负,即S.values为负的含义是:等待队列中进程的个数;S.values=-1说明等待队列中有一个进程

    在这里插入图片描述



    信号量介绍完了,下一篇:用信号量实现进程互斥、同步

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  • 信号量机制

    2019-09-29 01:00:50
    1、整形信号量 信号量定义为一个整型量;根据初始情况赋相应的值;仅能通过两个原子操作来访问。 P操作 wait(S): While S<=0 do no-op; S:=S-1;V操作 signal(S): S:=S+1; 同步机制为什么叫PV操作 信号量机制...

    1、整形信号量

    信号量定义为一个整型量;
    根据初始情况赋相应的值;
    仅能通过两个原子操作来访问。
    P操作 wait(S):
    While S<=0 do no-op;
    S:=S-1;
    V操作 signal(S):
    S:=S+1;

    同步机制为什么叫PV操作
    信号量机制发明者狄克斯特拉用荷兰文定义的,因为在荷兰文中,“通过”叫passeren,
    “释放”叫vrijgeven,PV操作因此得名。这是在计算机术语中不是用英语表达的极少数的例子之一。 

    2、记录型信号量

    整型信号量符合“有限等待”原则
    但整型信号量不符合“让权等待”原则

    不仅要有值的处理,还有队列的处理。
    形成记录型数据结构,包括两部分
    整型变量value(代表资源数目)
    进程链表L(链接所有等待进程):

    Value>0,表示当前可用资源的数量;
    Value≤0,其绝对值表示等待使用该资源的进程数,即在该信号量队列上排队的PCB的个数。

    3、信号量的基本应用

     1、实现多个进程的互斥

    1、互斥信号量mutex初值为1;
    2、每个进程中将临界区代码置于P(mutex)和V(mutex)原语之间
    3、必须成对使用P和V原语(在同一进程中),不能次序错误、重复或遗漏:
    遗漏P原语则不能保证互斥访问
    遗漏V原语则不能在使用临界资源之后将其释放(给其他等待的进程)

     2、实现有序

    前趋关系:
    并发执行的进程P1和P2中,分别有代码C1和C2,要求C1要在C2开始前完成;
    为每对前趋关系设置一个同步信号量S12,并赋初值为0。则只有V操作所在进程获得cpu时能运行

    信号量值为0的点是限制的关键所在;
    成对使用P和V原语(在有先后关系的两个进程中),不能次序错误、重复或遗漏,否则同步顺序出错。

    信号量操作原语是机械规定的,一方的申请操作只单一关心是否能申请到该信号量对应资源。
    所以,不能用一个信号量解决供着、用者两方面的问题。应从两个人各自关心资源的角度设置两个信号量。

    4、AND信号量

    出现原因:
    一些应用往往需要两个或多个共享资源,而不是前述的一个资源。
    进程同时要求的共享资源越多,发生死锁可能性越大。
    解决思想:
    一次性分配给进程所需资源,用完一起释放。Wait操作时对它所有需要的资源都要判断,
    有AND条件,故称“AND同步”、“同时wait”。

    5、信号量集

    引入原因:
    每次只能获得或释放一个单位的资源,低效;
    某些时候资源分配有下限的限制;
    修改:在大于可分配设置的下界值t前提下,每次可分配d个。

    只有一个信号量S的几种特殊情况:
    Swait(S, d, d),,允许每次申请d个资源,若现有资源数少于d,不予分配。
    Swait(S, 1, 1),蜕化为一般的记录型信号量,一次申请一个,至多分配一个(S>1时可计数,或S=1时可控制互斥)。
    Swait(S, 1, 0),当S>=1时,允许多个进程进入某特定区,当S变为0后,阻止任何进程进入特定区,相当于可控开关。
    并不对S资源的数量产生影响。

    信号量题目做题一般方法:

    分析问题,找出同步、互斥关系
    根据资源设置信号量变量
    写出代码过程,并注意P、V操作的位置
    检查代码,模拟机器运行,体验信号量的变化和程序运行过程是否正确。

    转载于:https://www.cnblogs.com/Kirino1/p/10015137.html

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  • 2.3 信号量机制

    2018-09-27 08:06:51
    1.整形信号量 信号量定义为一个整型量; 根据初始情况赋相应的值; 仅能通过两个原子操作来访问 P操作 wait(S): While S&lt;=0 do no-op; S:=S-1; V操作 signal(S): S:=S+1; 2.记录型信号量 整型信号量符合...
  • 文章目录1 信号量机制1.1 整形信号量1.2 记录形信号量1.3 信号量机制小结2 用信号量机制实现进程互斥、同 步、前驱关系2.1 信号量机制实现进程互斥2.2 信号量机制实现进程同步2.3 信号量机制实现前驱关系2.4 信号量...
  • 信号量可分为 整形信号量 记录型信号量 进程的互斥需要遵守 四个原则,空则让进,忙则等待,有限等待,让全等待 整形信号量 由图可以看出,在进行P操作时若资源小于0,系统会处于忙等状态,不符合空则让进的原则,...
  • 第二章 信号量

    2018-09-26 21:10:16
    整形信号量 记录型信号量 这些wait 都是-1 signal都是+1 不同的是 整型信号量wait先判断小于0然后再-1 signal没有判断直接+1 记录型信号量wait先-1 再判断小于0 如果小于0 就从这个小于0的地方锁上 block 然后signal...
  • 进程同步之信号量

    2018-10-20 19:02:38
    信号量分为:整形信号量,记录型信号量 1) 整型信号量 1.信号量定义为一个整型量; 2.根据初始情况赋相应的值; 3.仅能通过两个原子操作来访问。 其相应的PV操作为: P操作 wait(S): While S&lt;=0 do no-op; S...
  • OS-信号量管理

    2020-12-04 19:58:04
    信号量(Semaphore),有时被称为信号灯,是在多线程环境下使用的一种设施,是可以用来保证两个或多个关键代码段不被并发调用。在进入一个关键代码段之前,线程必须获取一个信号量;一旦该关键代码段完成了...整形信号量
  • 其包括整形信号量、结构型信号量、二值信号量。 整形信号量:最初,将信号量定义为一个共享的整型量,它保存可供使用的唤醒数目。如果信号量的值为0,表示没有保存唤醒;如果它的值大于0,表示有一个或多个保留的...
  • 1965年,荷兰学者Djikstra提出信号量(Semaphores)机制是一种卓有成效的进程同步工具。在长期的应用中,信号量...1、整形信号量(经典的PV操作:P(wait):申请资源 V(signal):释放资源) 1 wait(S):while S<...
  • 文章目录1. 基本结构2. P,V操作3. 信号量的应用3.1 信号量实现进程互斥3.2 信号量实现前驱关系4....信号量有整形信号量、记录型信号量、AND型信号量等,这里主要介绍我们常见的记录型信号量。 1...
  • 1965年,荷兰学者Djikstra提出信号量(Semaphores)机制是一种卓有成效的进程同步工具 ...在整形信号量机制中的wait操作,只要是信号量S≤0,就会不断测试。该机制并未遵守“让权等待”的准则,而是使进程...
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空空如也

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