臨界資源

多道程式系統中存在許多進程，它們共享各種資源，然而有很多資源一次只能供一個進程使用。一次僅允許一個進程使用的資源稱為臨界資源。許多物理設備都屬於臨界資源，如輸入機、印表機、磁帶機等。

基本介紹

• 中文名：臨界資源
• 硬體有：印表機、磁帶機
• 軟體有：訊息緩衝佇列、變數
• 含義：採取互斥的方式，實現共享的資源

簡介

各進程採取互斥的方式，實現共享的資源稱作臨界資源。

屬於臨界資源的硬體有印表機、磁帶機等,軟體有訊息緩衝佇列、變數、數組、緩衝區等。 諸進程間應採取互斥方式，實現對這種資源的共享。

每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區。顯然，若能保證諸進程互斥地進入自己的臨界區，便可實現諸進程對臨界資源的互斥訪問。為此，每個進程在進入臨界區之前，應先對欲訪問的臨界資源進行檢查，看它是否正被訪問。如果此刻該臨界資源未被訪問，進程便可進入臨界區對該資源進行訪問，並設定它正被訪問的標誌；如果此刻該臨界資源正被某進程訪問，則本進程不能進入臨界區。

在作業系統中，有臨界區的概念。臨界區內放的一般是被1個以上的進程或執行緒（以下只說進程）共用的數據。

臨界區內的數據一次只能同時被一個進程使用，當一個進程使用臨界區內的數據時，其他需要使用臨界區數據的進程進入等待狀態。

作業系統需要合理的分配臨界區以達到多進程的同步和互斥關係，如果協調不好，就容易使系統處於不安全狀態，甚至出現死鎖現象。

事例

例如，印表機不可能同時列印多個進程的結果，若將一個進程的結果列印幾行，再列印另一個進程的結果，這會使列印的結果變得無法使用。所以兩個或兩個以上進程由於不能同時使用同一臨界資源，只能一個進程使用完了，另一進程才能使用。

除了物理設備外，還有很多軟資源如變數、表格、佇列等也都屬於臨界資源，如果同時使用，同樣會引起與時間相關的錯誤。例如，有兩個進程P1和P2共享一個變數count，P1或P2的功能是，每執行完某些操作後，將count的值取出加1，R1和R2是工作暫存器。當兩個進程按下述順序執行時：

P1：操作序列；

Rl=count;

R1=R1+1；

count=R1;

P2：操作序列；

R2=count;

R2=R2+1;

count=R2;

其結果使count的值增加了2;倘若P1和P2按另一種順序執行，例如：

P1:R1=count;

P2:R2=count;

P1:Rl=Rl+1;count=Rl;

P2:R2=R2+1;count=R2;

按此執行序列，雖使P1和P2都各自對count做了加1操作，但最後的count值卻只增加了1，即出現了結果不確定的錯誤。顯然這種錯誤與執行順序有關，又叫與時間相關的錯誤。之所以出現這種錯誤，是由於變數count是臨界資源，P1和P2不能同時使用，即僅當進程P1對count進行修改並退出後，才允許進程P2訪問和修改，那么就可以避免上述的錯誤結果。