操作系统复习2.3.2-临界区的软件硬件实现方法

已于 2023-06-02 13:06:02 修改
阅读量683 收藏 1
点赞数
文章标签： 服务器 linux 运维
于 2023-05-28 15:00:55 首次发布
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_51109304/article/details/130912354
版权
文章讨论了多种软件方法来实现进程对临界区的访问控制，包括单标志法、双标志先检查和后检查、Peterson算法、中断屏蔽以及TestAndSet和Swap指令。这些方法旨在防止多个进程同时进入临界区，但各自存在如空闲让进、忙则等待等原则的问题，或者适用场景限制。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

软件实现方法

思想

在进入区设置并检查一些标志来得知是否有进程已经在临界区，有则循环检查等待，无则直接进入，进程进入/离开临界区时修改标志

单标志法

在这里插入图片描述
通过标记进程号来实现控制只有一个进程能够进行临界区，但会出现P0进程进入临界区，但它实际上不需要访问，违反了空闲让进

双标志先检查

在这里插入图片描述
通过记录进程进入临界区的意愿来让其进入临界区，但会造成两个进程同时访问临界区，违反忙则等待

双标志后检查

在这里插入图片描述
造成两个进程都进不了临界区，违反空闲让进和有限等待

Peterson算法

在这里插入图片描述
要点在于，主动争取，主动谦让，其实挺矛盾的，违背了让权等待原则

中断屏蔽

就是前面提到的关中断和开中断，简单高效，但不适用于多处理机，只适用于操作系统内核进程，不适用于用户进程，这组指令只能运行在内核态

TestAndSet

在这里插入图片描述
又称TSL指令/TS指令
假设lock为false，代表资源空闲，可被访问，访问后设lock为true，其他进程需要等待
假设lock为true，代表资源在被访问，需要等待，将lock设为true，上锁和检查在一个TSL指令完成，原子操作，但不符合让权等待。
实际上操作是这样的：先取出当时的锁值，并设lock为true，锁住内存主线，保证其他进程不会修改锁值，比较锁值是否为0，若不为0，则重复操作，循环检查，若为0，则返回，并解除lock
对TSL指令的解释

Swap

在这里插入图片描述
old设为true，若原本lock为false，则交换后，lock为true，进程a进入临界区，其他进程交换后的old为true，循环交换，当进程a离开临界区，lock为false，其他进程可通过同一方法进入临界区，同样不满足忙等

Jamison Tam
关注
操作系统——临界区对信号量保护的实现
m0_56561130的博客
08-17 849
一、临界区的引出 从上一篇文章中，我们了解到了信号量的概念。信号量的数值表达的语义用来控制进程的走和停，因此，信号量的数值是非常重要的，信号量的数值吧必须和信号量的语义相一致，才能正确地决定进程的同步。比如信号量的数值为0，但此时实际上有一个进程阻塞在该信号量，那么即使对该信号量执行V操作也不会唤醒被阻塞的进程。 但是信号量是一个会被多个进程操作的共享变量，各个并发进程竞争使用CPU会导致各种各样的调度问题，部分调度顺序可能会导致信号量出现语义错误。 以生产者——消费者问题为例，初始情况empty
杭电（杭州电子科技大学）操作系统期末复习知识点
weixin_43614380的博客
01-23 1896
本篇是根据王道考研关于操作系统记录的一些笔记，随手记的，不全，仅供在脑海里建立知识框架。 目录第一章 操作系统概论1.1_1操作系统概念、功能、目标1.1_2操作系统的特征1.1_3操作系统的发展和分类1.1_4操作系统的运行机制和体系结构1.1_5中断和异常1.1_6系统调用第二章 进程管理2.1_1进程的定义、组成、组织方式、特征2.1_1进程的状态和转换2.1.3进程控制2.1.4进程通信2.1.5线程概念和多线程模型2.2.1处理机调度的概念、层次2.2.2进程调度的时机、切换与过程、方式2.2.3
14临界区互斥的硬件实现方法
weixin_41883890的博客
01-14 886
1、临界区互斥的硬件实现方法：提供了特殊的硬件指令，允许对一个字中的内容进行检测和修正，或者是对两个字的内容进行交换等。 2、中断屏蔽方法 当一个进程正在使用处理机执行它的临界区代码时，要防止其他进程再进入其临界区访问的最简单方法是禁止一切中断的发生。典型模式为 …… 关中断; 临界区; 开中断; …… 这种方法限制了处理机交替执行程序的能力，因此执行的效率将会明显降低。 3、硬件指令 TestAndSet指令 这条指令是原子操作，即执行该代码时不允许被中断，其功能是读出指定标志后把该标志设置为真。指令的功
临界区管理
ludan_xia的博客
04-25 859
一.临界区与临界资源 （一）、概念 并发进程中与共享变量有关的程序段叫“临界区”， 共享变量代表的资源叫“临界资源” （二）、临界区调度原则： 互斥使用，有空让进 忙则等待，有限等待 择一而入，算法可行 二、实现临界区的管理 (一)、Peterson算法 •bool inside[2]; •inside[0]=false; •inside[1]=false; ...
临界区的实现
shb8845369的专栏
08-28 4253
以下文字摘自《Windows 并发编程指南》，版权归原作者所有，仅供学习和研究参考。 对于任何良好的临界域实现方式来说，都存在一系列的需求。 1.  保持互斥性，无论在什么情况下，只能有一个线程可以进入临界域。 2.  保证进入临界域和退出临界域等操作的活跃性(Liveness)。系统可以不断地向前推进，这意味着这个算法既不能产生死锁，也不能产生活锁。具体来说，如果给定无限长的时间，那么每个
多线程编程-临界区实现
firststudy的专栏
03-01 3243
一、实现的技术如下：1、以对象管理资源（例如：临界区），即资源获得即初始化（RAII）。2、防止异常逃出析构函数，即必须捕捉析构函数产生的异常。3、恰好足够线程安全。二、以对象管理资源：1、不以对象管理资源分析：       以CCriticalSection类（见附录源码）为例分析如下：   (a)、该类可以实现临界区管理功能，具体功能如下：       、临界区
王道操作系统：完整笔记
修行的凡人的博客
01-06 1811
《王道操作系统》和《现代操作系统》学习笔记和总目录导航
王道考研 操作系统知识点汇总(目录+思维导图)
张时贰的博客
01-19 9584
第一章 计算机系统概述 文章目录前言1.1.1 操作系统的概念、功能和目标思维导图本节内容1.1.2操作系统的特征思维导图本节内容1.1.3操作系统的发展与分类思维导图本节内容1.1.4操作系统的运行机制与体系结构思维导图本节内容1.运行机制两种指令两种处理器状态2.操作系统的内核1.1.5中断和异常思维导图本节内容1.1.6系统调用思维导图本节内容2.1.1进程的定义、组成、组织方式思维导图本节内容2.1.2进程的状态与转换思维导图本节内容2.1.3进程控制思维导图本节内容2.1.4进程通信思维导图本节内
操作系统自用笔记
m0_59835513的博客
11-28 467
1.1.1 操作系统的概念、功能和目标 计算机系统的层次结构： 计算机操作系统概念： 是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，她是计算机系统中最基本的系统软件。 操作系统的功能和目标： （1）作为系统资源的管理者： （2）作为用户和计算机硬件之间的接口 命令接口与程序接口统称为用户接口 易懵概念：系统调用=系统调用命令=广义指令 （3）作为最接近硬件的层次 需要提供的...
操作系统期末复习指南：重点知识与实践题目解析
[操作系统期末复习指南：重点知识与实践题目解析](https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/GFG-3.jpg) # 摘要 本文全面回顾了操作系统的基本知识，深入探讨了进程管理、内存管理和文件系统与I/O管理的...
Critical(VC2010条件下通过临界区实现多线程同步)
09-29
Critical(VC2010条件下通过临界区实现多线程同步)
临界区
qq_41232519的博客
09-13 531
文章目录一、线程安全问题二、解决思路三、临界区实现之线程锁： 一、线程安全问题 每个线程都有自己的栈，而局部变量是存储在栈中的，这就意味着每个线程都有一份自己的“局部变量”,如果线程仅仅使用“局部变量”那么就不存在线程安全问题。 #include "stdafx.h" #include "windows.h" int ticket = 10; DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParameter) { while(ticket > 0) { printf("还
mcu：非RTOS时，临界区保护的实现办法
个人学习记录
06-13 288
今天给大家分享的是Cortex-M裸机环境下临界区保护的三种实现。搞嵌入式玩过 RTOS 的朋友想必都对 OS_ENTER_CRITICAL(）、OS_EXIT_CRITICAL() 这个功能代码对特别眼熟，在 RTOS 里常常会有多任务（进程）处理，有些情况下一些特殊操作（比如 XIP 下 Flash 擦写、低功耗模式切换）不能被随意打断，或者一些共享数据区不能被无序访问（A 任务正在读，B 任务却要写），这时候就要用到临界区保护策略了。
同步临界区的访问
不再更新，新博客 chgl16.space
02-17 703
概念要点   同步可以解决诸如竞态条件、数据竞争、缓存变量的线程问题。同步是JVM的一个特性，在保证两个或者多个并发线程不会同时执行同一块临界区，临界区就必须以串行方式访问的一段代码块。   因为其他线程在临界区中的时候每条线程对该临界区的访问都会互斥地执行，这种同步属性就称为互斥。也因此线程获取到的锁经常称为互斥锁。   同步保证每一条线程在临界区执行的时候总是看到共享变量最近的修改。当进入临界...
实现临界区互斥访问的基本方法
oncruise的博客
07-10 1113
在我们之前的生产者与消费者问题中, 在文章的最后, 我们曾尝试过把我们的代码封装成P()和V()操作, 结果却以失败告终. 归根结底是因为我们无法在不使用mutex的情况下来完成对临界区的互斥访问, 本篇文章我们就来探讨一下, 如何不使用mutex实现临界区的互斥访问.
多线程锁详解之【临界区】
qq492927689的博客
06-24 2179
正文： 一般锁的类型可分为两种：用户态锁和内核态锁。用户态锁是指这个锁的代码只依赖于用户态，不会陷入内核态执行。而内核态锁很明显就是哪些会陷入内核态执行的锁。一般书中会说，windows 提供了两个用户态锁，一个是原子操作，而另外一个，正是我们要讨论的主题：临界区。原理： 临界区作为用户态最常用的锁，它的使用方法并不复杂，就是拥有初始化和反初始化函数，一对 lock 和 unlock 函数，当然还有一个不太常用的 trylock 函数。如下：（1）初始化临界区 InitializeCriticalSecti
21 内核开发-临界区及临界区代码段判断
最新发布
jxusthusiwen的专栏
05-06 1712
临界区是计算机系统中的一段代码，在任何时刻只能被一个线程执行。临界区的目的是防止多个线程同时访问共享资源，从而避免数据损坏或其他问题。互斥：在任何时刻，只能有一个线程执行临界区中的代码。有限等待：一个线程不能无限期地等待进入临界区。如果临界区被其他线程占用，等待的线程必须在有限的时间内获得访问权。临界区代码指的是一段代码路径，代码或者系统中必须同时满足以下两个条件才能称得上是临界区代码条件一：代码路径可能是并发的，也就是说，存在它可以并行运行的可能性。并且。
操作系统笔记------进程同步（1）
博客
03-16 959
操作系统笔记------进程同步（1）
【操作系统系列】临界区算法与信号量实现
菜鸡也有大佬梦
01-20 1371
信号与信号量 在需要同步的位置上，进程将自己阻塞起来等待信号；当该进程所依赖的进程执行到步调一致以后，会向操作系统发出信号； 操作系统收到信号以后，将阻塞进程唤醒执行。 信号量的准确定义： （1）信号量就是一个整型变量，用来记录和进程同步有关的重要信息； （2）能让进程阻塞睡眠在这个信号量上； （3）需要同步的进程通过操作（加 1 和减 1）信号量实现进程的阻塞和唤醒，即进程间的同步。因此，信号量就是一个数据对象以及操作这个数据对象的两个操作 其中数据对象是信号量数值以及相应的阻塞进程队列
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值