当前课程知识点：操作系统 > 第十七讲 同步互斥 > 17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法 > 17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
刚才我们通过一个
生活当中的同步例子
说明了同步所会遇到的问题
和可能的解决方案
那么下面呢我们就把在计算机当中
同步问题的解决方案呢
给一个规范的描述
这就是我们这里说到的临界区
临界区是指进程访问
临界资源的一段
需要互斥执行的代码
在我们这里头呢
这是我们要保护的代码
在这段代码里头呢
任何时刻只允许一个进程
在这段区域里头执行
为了做到这一点
我们在临界区之前呢
有一个进入区
那在这里头呢
需要去检查进程
进入临界区的条件是否成立
如果成立 那就进入
那进入之前呢需要设置一个标志
这个标志说当前进程
正在访问临界区
好 那有了这个进入区
条件检查成立之后
那我就会使用
使用结束之后呢有一个退出区
退出区的主要功能呢
就是清除你所设的
进程正在访问临界区的标志
还有一个部分呢叫剩余区
这一部分呢
就跟我们同步互斥没关系的代码
那这是我们在这里对
临界区的标准的
访问模式一个约定
有了这个约定之后
我们来描述一下临界区的访问规则
在刚才前面例子当中我们说
我们任何时候临界区的资源
我需要是互斥的访问
那也就说如果有一个在访问
另外一个进程不能再访问
如果说没有进程访问
那这时候呢 你就可以进去
好 在这里头我们把这些呢
描述这样几条规则
一条呢叫空闲则入
也就说没有进程在临界区时
任何进程可以进入
你不能像我们前面举的
生活当中例子
谁都进不去这是不对的
第二个叫忙则等待
如果已经有进程在临界区了
其它进程均不能进入临界区
那如果说这一条不满足的话
就会有两个进程
同时进到临界区里头
比如说我们面包买重的情况
还有一个规则是有限等待
也就是说在等待区里的进程
不能无限制的等待下去
好 那这时候呢
我需要对等待的时间有一个约定
最后一条叫让权等待
也就说不能进入临界区的进程
需要释放CPU进入等待状态
而不是说像我们在前面例子当中
我需要频繁去查
当然这一条呢
它是需要有相应的一些支持
所以在这里呢它是可选的
有了这几条临界区的访问规则
那么下面呢我们就来看
临界区的访问的实现方法
那在这里呢我们介绍三类
一类呢是禁用中断
那禁止中断之后
那其他的进程就没有办法
对当前进程的执行呢
进行任何的打扰了
那这时候呢
我当前进程对临界区资源的访问
也就不会有任何问题
但这时候他对
系统的中断的响应会有影响
因为你禁止之后
中断就没办法响应
然后是第二类办法呢
是用软件的办法
也就说在硬件还没有支持的时候
那这时候呢我们先尝试用
共享变量协调的方式来做这件事情
那这时候呢它是比较复杂的
第三类办法呢
我们是借用操作系统的支持
来对应用提供同步的服务
那在这里头呢由于引入管理者
那么我们在这里就不像软件的办法
完全是大家
对等协调的方式来完成的
那这几种办法
它的衡量标准是什么呢
那我们在做比较的时候
是比较它的性能
和它的并发的级别
也就说到底我是
允许什么样的并发执行
接下来我们说禁用中断
禁用中断呢
顾名思义它就是
禁止硬件中断的响应
那也就相当于
我把中断使能给关掉了
那这时候就没有中断
那也就没有了时钟中断
也就没有了上下文切换
好 这时候呢也就没有了并发执行
所以在这种情况下
整个系统呢是由当前进程独占
硬件的响应处理 被延迟到
你中断启用之后
那这时候对于紧急的事情呢
它没有办法做响应
好 那在这种做法里头呢
我们现在的计算机系统呢
都有相应的一些指令
来实现禁用中断
下面呢是我们基于中断禁用
所给出的临界区域访问代码
在这段代码里头呢
通常情况下我们用一个宏
来实现把当前的CPU的状态
保存到存储单元当中
同时把中断禁止掉
因为如果说你不保存的话
等你中断恢复之后
那么整个系统状态呢会发生变化
然后是临界区的访问
访问结束之后我是恢复系统的状态
并且使能中断
那这时候对应过来呢
进入区就是我们这里的关中断
而退出区呢
就是我们这里的使能中断
好 这种办法呢它有很大的局限性
也就说关中断之后
进程就没有办法停止了
如果这时候你的进程执行出了问题
那整个系统就没有办法回来了
还有一个问题是
它可能导致其它进程处于饥饿状态
也就说它们没有得到执行的机会
再有一个呢是 我们在这里头
它的执行时间可能会很长
从而呢使得
我中断要求及时响应这一条
没有得到支持
所以在这里头呢
匝的使用必须很小心谨慎的来用
那在我们的计算机系统里呢
通常情况下只是在
不能不用它的时候我才会去用它
-0.1 Piazza讨论区
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-0.2 在线实验平台
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-1.1 课程概述
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-第一讲 操作系统概述--练习
-1.2 教学安排
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-1.3 什么是操作系统
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-1.4 为什么学习操作系统，如何学习操作系统
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-1.5 操作系统实例
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-1.6 操作系统的演变
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-1.7 操作系统结构
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-2.1 前言和国内外现状
-2.2 OS实验目标
-2.3 8个OS实验概述
-2.4 实验环境搭建
-2.5 x86-32硬件介绍
-2.6 ucore部分编程技巧
-2.7 演示实验操作过程
--Q6
--Q7
--Q10
-3.1 BIOS
--3.1 BIOS
-3.2 系统启动流程
-3.3 中断、异常和系统调用比较
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.3 中断、异常和系统调用比较
-3.4 系统调用
--3.4 系统调用
-第三讲 启动、中断、异常和系统调用--3.4 系统调用
-3.5 系统调用示例
-3.6 ucore+系统调用代码
-4.1 启动顺序
--4.1 启动顺序
-4.2 C函数调用的实现
-4.3 GCC内联汇编
-4.4 x86中断处理过程
-4.5 练习一
--4.5 练习一
-4.6 练习二
--4.6 练习二
-4.7 练习三
--4.7 练习三
-4.8 练习四 练习五
-4.9 练习六
--4.9 练习六
-5.1 计算机体系结构和内存层次
-5.2 地址空间和地址生成
-5.3 连续内存分配
-5.4 碎片整理
--5.4 碎片整理
-5.5 伙伴系统
--5.5 伙伴系统
-第五讲 物理内存管理: 连续内存分配--5.6 练习
-6.1 非连续内存分配的需求背景
-6.2 段式存储管理
-- 6.2 段式存储管理
-6.3 页式存储管理
-6.4 页表概述
--6.4 页表概述
-6.5 快表和多级页表
-6.6 反置页表
--6.6 反置页表
-6.7 段页式存储管理
-第六讲 物理内存管理: 非连续内存分配--6.8 练习
-7.1 了解x86保护模式中的特权级
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.1 了解x86保护模式中的特权级
-7.2 了解特权级切换过程
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.2 了解特权级切换过程
-7.3 了解段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.3 了解段/页表
-7.4 了解UCORE建立段/页表
-第七讲 实验二 物理内存管理--7.4 了解UCORE建立段/页表
-7.5 演示lab2实验环节
-8.1 虚拟存储的需求背景
-8.2 覆盖和交换
-8.3 局部性原理
-8.4 虚拟存储概念
-8.5 虚拟页式存储
-8.6 缺页异常
--8.6 缺页异常
-9.1 页面置换算法的概念
-9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-第九讲 页面置换算法--9.2 最优算法、先进先出算法和最近最久未使用算法
-9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-第九讲 页面置换算法--9.3 时钟置换算法和最不常用算法
-9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-第九讲 页面置换算法--9.4 Belady现象和局部置换算法比较
-9.5 工作集置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.5 工作集置换算法
-9.6 缺页率置换算法
-第九讲 页面置换算法--9.6 缺页率置换算法
-9.7 抖动和负载控制
-10.1 实验目标：虚存管理
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.1 实验目标：虚存管理
-10.2 回顾历史和了解当下
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.2 回顾历史和了解当下
-10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.3 处理流程、关键数据结构和功能
-10.4 页访问异常
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.4 页访问异常
-10.5 页换入换出机制
-第十讲 实验三 虚拟内存管理--10.5 页换入换出机制
-11.1 进程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.1 进程的概念
-11.2 进程控制块
-第十一讲 进程和线程--11.2 进程控制块
-11.3 进程状态
-第十一讲 进程和线程--11.3 进程状态
-11.4 三状态进程模型
-11.5 挂起进程模型
-第十一讲 进程和线程--11.5 挂起进程模型
-11.6 线程的概念
-第十一讲 进程和线程--11.6 线程的概念
-11.7 用户线程
-第十一讲 进程和线程--11.7 用户线程
-11.8 内核线程
-第十一讲 进程和线程--11.8 内核线程
-12.1 进程切换
-第十二讲 进程控制--12.1 进程切换
-12.2 进程创建
-第十二讲 进程控制--12.2 进程创建
-12.3 进程加载
-第十二讲 进程控制--12.3 进程加载
-12.4 进程等待与退出
-第十二讲 进程控制--12.4 进程等待与退出
-13.1 总体介绍
-13.2 关键数据结构
-13.3 执行流程
-13.4 实际操作
-14.1 总体介绍
-14.2 进程的内存布局
-14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
--14.3 执行ELF格式的二进制代码-do_execve的实现
-14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
--14.4 执行ELF格式的二进制代码-load_icode的实现
-14.5 进程复制
-14.6 内存管理的copy-on-write机制
-15.1 处理机调度概念
-第十五讲 处理机调度--15.1 处理机调度概念
-15.2 调度准则
-15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-第十五讲 处理机调度--15.3 先来先服务、短进程优先和最高响应比优先调度算法
-15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和ucore调度框架
-第十五讲 处理机调度--15.4 时间片轮转、多级反馈队列、公平共享调度算法和uc
-15.5 实时调度和多处理器调度
-第十五讲 处理机调度--15.5 实时调度和多处理器调度
-15.6 优先级反置
-第十五讲 处理机调度--15.6 优先级反置
-16.1 总体介绍和调度过程
-16.2 调度算法支撑框架
-16.3 时间片轮转调度算法
-16.4 Stride调度算法
-17.1 背景
--17.1 背景
-17.2 现实生活中的同步问题
-第十七讲 同步互斥--17.2 现实生活中的同步问题
-17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.3 临界区和禁用硬件中断同步方法
-17.4 基于软件的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.4 基于软件的同步方法
-17.5 高级抽象的同步方法
-第十七讲 同步互斥--17.5 高级抽象的同步方法
-18.1 信号量
--18.1 信号量
-第十八讲 信号量与管程--18.1 信号量
-18.2 信号量使用
-第十八讲 信号量与管程--18.2 信号量使用
-18.3 管程
--18.3 管程
-第十八讲 信号量与管程--18.3 管程
-18.4 哲学家就餐问题
-18.5 读者-写者问题
-19.1 总体介绍
-19.2 底层支撑
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.2 底层支撑
-19.3 信号量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.3 信号量设计实现
-19.4 管程和条件变量设计实现
-第十九讲 实验七 同步互斥--19.4 管程和条件变量设计实现
-19.5 哲学家就餐问题
-20.1 死锁概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.1 死锁概念
-20.2 死锁处理方法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.2 死锁处理方法
-20.3 银行家算法
-第二十讲 死锁和进程通信--20.3 银行家算法
-20.4 死锁检测
-第二十讲 死锁和进程通信--20.4 死锁检测
-20.5 进程通信概念
-第二十讲 死锁和进程通信--20.5 进程通信概念
-20.6 信号和管道
-第二十讲 死锁和进程通信--20.6 信号和管道
-20.7 消息队列和共享内存
-第二十讲 死锁和进程通信--20.7 消息队列和共享内存
-21.1 文件系统和文件
-第二十一讲 文件系统--21.1 文件系统和文件
-21.2 文件描述符
-第二十一讲 文件系统--21.2 文件描述符
-21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-第二十一讲 文件系统--21.3 目录、文件别名和文件系统种类
-21.4 虚拟文件系统
-第二十一讲 文件系统--21.4 虚拟文件系统
-21.5 文件缓存和打开文件
-第二十一讲 文件系统--21.5 文件缓存和打开文件
-21.6 文件分配
-第二十一讲 文件系统--21.6 文件分配
-21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-第二十一讲 文件系统--21.7 空闲空间管理和冗余磁盘阵列RAID
-22.1 总体介绍
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.1 总体介绍
-22.2 ucore 文件系统架构
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.2 ucore 文件系统架构
-22.3 Simple File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.3 Simple File System分析
-22.4 Virtual File System分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.4 Virtual File System分
-22.5 I/O设备接口分析
-第二十二讲 实验八 文件系统--22.5 I/O设备接口分析
-22.6 执行流程分析
-23.1 I/O特点
--视频
-第二十三讲 I/O子系统--23.1 I/O特点
-23.2 I/O结构
--816C80A0F5E3B8809C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.2 I/O结构
-23.3 I/O数据传输
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-第二十三讲 I/O子系统--23.3 I/O数据传输
-23.4 磁盘调度
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-第二十三讲 I/O子系统--23.4 磁盘调度
-23.5 磁盘缓存
--C327536B80D25CE79C33DC5901307461
-第二十三讲 I/O子系统--23.5 磁盘缓存
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