2.4操作系统（信号量机制进程互斥进程同步前驱关系）

布满荆棘的人生 2023-10-01 21:38 34阅读 0赞

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**目录**

信号量机制

1.整型信号量

2.记录型信号量

3.实现进程互斥

4.实现进程同步

5.实现进程的前驱关系

--------------------

## 信号量机制 ##

> 之前学习的这些进程互斥的解决方案分别存在哪些问题？  
> ①、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）  
> ②、进程互斥的三种硬件实现方式（中断屏蔽方法、TS/TSL指令、Swap/XCHG指令）

1.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；

2.所有的解决方案都**无法实现“让权等待”**

1965年，荷兰学者Dijkstra提出了一种卓有成效的实现进程互斥、同步的方法——**信号量机制**

> 用户进程可以通过使用操作系统提供的**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**其实就是一个变量（**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，不可被中断**。原语是由**关中断/开中断指令**实现的。软件解决方案的主要问题是由“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**：**wait(S)** 原语和 **signal(S)** 原语，可以把原语理解为我们自己写的函数，函数名分别为 wait和 signal，括号里的**信号量 S** 其实就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**（来自荷兰语 proberen 和 verhogen）。因此，做题的时候常把wait(S)、signal(S) 两个操作分别写为 **P(S)、V(S)**

### 1.整型信号量 ###

> **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：对信号量的操作只有三种，即 初始化、P操作、V操作**

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### 2.记录型信号量 ###

> 整型信号量的缺陷是存在“**忙等**”问题，因此人们又提出了“**记录型信号量**”，即用记录型数据结构表示的信号量。

![5474855711974980b054f07fabe28510.png][]

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>  *  **一个信号量对应一种资源**
>  *  信号量的值 = 这种资源的剩余数量（信号量的值如果小于0，说明此时有进程在等待这种资源）
>  *  P( S ) —— 申请一个资源S，如果 **资源不够就阻塞等待**
>  *  V( S ) —— 释放一个资源S，如果有进程在等待该资源，则 **唤醒一个进程**

![cf3c917eb8224e03b7175aeaa74657dc.png][]

###  3.实现进程互斥 ###

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### 4.实现进程同步 ###

> **进程同步：要让各并发进程按要求有序地推进。**

![cff0d28be5c545faa1246121b7100ffd.png][]

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### 5.实现进程的前驱关系 ###

![e37f52cf1a854a539301424855a9ff02.png][]

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