作業系統臨界區分為幾個部分原理是什麼

　　作業系統臨界資源是指一次只能被一個程序所佔用的資源，那麼具體執行過程是怎樣的呢？下面由小編為大家整理了作業系統臨界資源的相關知識，希望對大家有幫助。

　　對於臨界區的訪問過程分為四個部分：

　　1.進入區：檢視臨界區是否可訪問，如果可以訪問，則轉到步驟二，否則程序會被阻塞

　　2.臨界區：在臨界區做操作

　　3.退出區：清除臨界區被佔用的標誌

　　4.剩餘區：程序與臨界區不相關部分的程式碼

　　互斥的要求：

　　必須強制實施互斥，即一次只允許一個程序進入臨界區。一個在非臨界區停止的程式不能干涉其他程式。有限等待，即決不允許需要訪問臨界區的程序被無限延遲的情況，即死鎖或餓死，有空讓進，臨界區空閒時，請求程式可進，對相關程序的執行速度和處理器的速度沒有任何要求和限制。一個程序駐留在臨界區的時間必須是有限的。

　　互斥的實現：

　　軟體的方法：由併發執行程序擔任這個責任

　　機器指令：減少開銷，但不能通用

　　2.補充資料：作業系統實現臨界區互斥的基本方法

　　硬體實現方法

　　中斷禁用

　　單處理器中併發程序不能重疊只能交替，一個程序一直執行到呼叫系統服務或被中斷。保證互斥只需保證一個程序不被中斷

　　缺點：一長時間中斷禁止，中斷效率會降低。二不能用於多處理結構中

　　專用機器指令

　　用於保證訪問的原子性。1、比較和交換指令***compare and swap***、2、Exchange指令

　　機器指令方法的特點：

　　1、適合在單處理器或共享記憶體的多處理器上的任何數目的程序

　　2、非常簡單且易於證明

　　3、可用於支援多個臨界區，可用自己的變數定義

　　缺點

　　1、忙等待，程序等待進入臨界區，仍然會繼續消耗CPU的時間

　　2、可能飢餓，當需要等待程式進入時，某些可能被無限拒絕

　　3、可能死鎖，低優先順序的程序佔用高優先順序的程序所需的資源

　　訊號量實現方法

　　解決併發問題基本原理

　　兩個或多個程序可以通過簡單的訊號進行合作，一個程序可以被迫在某一個位置停止，直到它接到某一個特定的訊號。複雜的合作需求都可以通過適當的訊號結構完成。只需要一個特殊的變數***整數型***：稱為訊號量

　　訊號量的三個操作

　　1、訊號量s可以初始化成非負數

　　用於互斥：s=1

　　用於同步：s>=0

　　2、semWait***s***程序請求分配一個資源，操作使訊號量減1，若為負。程序阻塞。否則繼續執行

　　3、semSignal***s***程序釋放一個資源，操作使訊號量加1，若小於或等於0.則阻塞的程序被解除阻塞

　　訊號量的使用規則

　　1、semWait和seSignal必須成對出現

　　互斥時，位於同一程序，臨界區的前後

　　同步時，交錯出現在兩個合作程序內

　　2、多個seWait次序不能顛倒，否則可能導致死鎖

　　3、用於同步的semWait應出現在用於互斥的semSignal之前

　　4、多個semSigal次序可以任意

　　5、在程序對訊號量減1之前無法提前知道該訊號量是否會被阻塞

　　6、當程序對一個訊號量加1後。另一個程序會被喚醒，兩個程序繼續併發執行

　　7、在向訊號量發出訊號後，不需要知道是否有另一個程序在正在等待，被解除阻塞的程序數量或者沒有或者是1

　　管程實現方法

　　訊號量為實施互斥和程序間合作提供了強大靈活的工具，但存在難點。即semWait和semSignal操作可能分佈在整個程式中，很難看出整體效果，因此提出管程***Monitor***，一個程式設計語言結構，可以鎖定任何物件，提供與訊號量相同的功能，更易於控制

　　使用訊號的管程

　　定義：管程由一個或多個程序、一個初始化序列和區域性資料組成的軟體模組

　　特點：

　　1、區域性資料變數只能被管程的過程訪問，任何外部過程都不能訪問

　　2、一個程序通過呼叫管程的一個過程進入管程

　　3、在任何時候、只能有一個程序在管程中執行，呼叫管程的其他任何程式都被阻塞

　　管程的幾個要素

　　1、管程中的共享變數在外部不可見，只能通過管程內所說明的過程間接訪問

　　2管程必須互斥進入：管程中的資料變數每次只能被一個程序訪問，保證資料完整性

　　3、管程通常用來管理資源，應當沒有程序等待隊伍、相應的等待及喚醒

　　4、Q進去管程等待時，釋放管程互斥權，P進入管程，喚醒Q

　　P等待Q繼續，直到Q退出或等待

　　P等待Q繼續，直到P退出或等待

　　規定喚醒為程序中最後一個操作

　　利