清华大学出版社 000000 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 3.程序的并发执行 (1)什么是程序的并发执行 所谓并发执行,是为了增强计算机系统的处理能力 和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。程 序的并发执行可进一步分为两种:第一种是多道程 序系统的程序执行环境变化所引起的多道程序的并 发执行。由于资源的有限性,多道程序的并发执行 总是伴随着资源的共享与竞争。从而制约各道程序 的执行速度。而无法作到在微观上,也就是在指令 级上的同时执行。因此,尽管多道程序的并发执行 在宏观上是同时进行的,但在微观上仍是顺序执行 的;第二种并发执行是在某道程序的几个程序段中 (例如几个程序),包含着一部分可以同时执行或 顺序颠倒执行的代码。例如语句:
3. 程序的并发执行 (1) 什么是程序的并发执行 所谓并发执行，是为了增强计算机系统的处理能力 和提高资源利用率所采取的一种同时操作技术。程 序的并发执行可进一步分为两种：第一种是多道程 序系统的程序执行环境变化所引起的多道程序的并 发执行。由于资源的有限性，多道程序的并发执行 总是伴随着资源的共享与竞争。从而制约各道程序 的执行速度。而无法作到在微观上，也就是在指令 级上的同时执行。因此，尽管多道程序的并发执行 在宏观上是同时进行的，但在微观上仍是顺序执行 的；第二种并发执行是在某道程序的几个程序段中 （例如几个程序），包含着一部分可以同时执行或 顺序颠倒执行的代码。例如语句：
清华大学出版社 000000 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS read(a); read (b); 它们既可以同时执行,也可颠倒次序执行。对于这 样的语句,同时执行不会改变顺序程序所具有的逻 辑性质。因此,可以采用并发执行来充分利用系统 资源以提高计算机的处理能力。 程序的并发执行可总结为:一组在逻辑上互相独立 的程序或程序段在执行过程中,其执行时间在客观 上互相重叠,即一个程序段的执行尚未结束,另 个程序段的执行已经开始的这种执行方式。 程序的并发执行不同于程序的并行执行。程序的并 行执行是指一组程序按独立的、异步的速度执行。 并行执行不等于时间上的重叠。可以将并发执行过 程描述为:
read (a) ； read (b) ； 它们既可以同时执行，也可颠倒次序执行。对于这 样的语句，同时执行不会改变顺序程序所具有的逻 辑性质。因此，可以采用并发执行来充分利用系统 资源以提高计算机的处理能力。 程序的并发执行可总结为：一组在逻辑上互相独立 的程序或程序段在执行过程中，其执行时间在客观 上互相重叠，即一个程序段的执行尚未结束，另一 个程序段的执行已经开始的这种执行方式。 程序的并发执行不同于程序的并行执行。程序的并 行执行是指一组程序按独立的、异步的速度执行。 并行执行不等于时间上的重叠。可以将并发执行过 程描述为：
清华大学出版社 000000 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS SO Cobegin PI;P2;….Pn Coend Sn 这里,S0,Sn分别表示并发程序段P1,P2,∴,Pn 开始执行前和并发执行结束后的语句。P1, P2,∴,Pn也可以由同一程序段中的不同语句组 成。1966年 bernstein提出了两相邻语句S1,S2可 以并发执行的条件: 将程序中任一语句S划分为两个变量的集合RS)和 W(Si)。其中 R(Si)={ala2…,am},aj(i=1,…,m) 是语句S在执行期间必须对其进行读写的变量;
S0 Cobegin P1；P2；... Pn Coend Sn 这里，S0，Sn分别表示并发程序段P1，P2，…，Pn 开始执行前和并发执行结束后的语句。P1， P2，…，Pn也可以由同一程序段中的不同语句组 成。1966年Bernstein 提出了两相邻语句S1，S2可 以并发执行的条件： 将程序中任一语句Si划分为两个变量的集合R(Si)和 W(Si)。其中 R(Si)={a1 a2 … am}，aj(j=1，…，m) 是语句Si在执行期间必须对其进行读写的变量；
清华大学出版社 000000 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS W(Si=(b1 b2. bn), bjJ=1 是语句S在执行期间必须对其进行修改、访问的变量 如果对于语句S1和S2,有 ①R(S)∩W(S2)={$}, ②W(S1)nR(S2)={∮}, ③W(S1)∩W(S2)={∮}同时成立,则语句S和S2是 可以并发执行的
W(Si)={b1 b2 … bn}，bj(j=1，…，n) 是语句Si在执行期间必须对其进行修改、访问的变量； 如果对于语句S1和S2，有 ① R(S1)∩ W(S2)={∮}， ② W(S1)∩ R(S2)={∮}， ③ W(S1)∩ W(S2)={∮} 同时成立，则语句S1和S2是 可以并发执行的
清华大学出版社 000000 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS (2)程序的并发执行所带来的影响 程序的并发执行充分地利用了系统资源,从而提高 了系统的处理能力,这是并发执行好的一方面。但 是,正如前面所提到的那样,由于系统资源有限, 程序的并发执行必然导致资源共享和资源竞争,从 而改变程序的执行速度。如果并发执行的各程序段 中语句或指令满足上述 Bernstein的三个条件,则 认为并发执行不会对执行结果的封闭性和可再现性 产生影响(证明略)。但在一般情况下,系统要判 定并发执行的各程序段是否满足 Bernstein条件是 相当困难的。从而,如果并发执行的程序段不按照 特定的规则和方法进行资源共享和竞争,则其执行 结果将不可避免地失去封闭性和可再现性。下面的 例子说明了这一点
(2) 程序的并发执行所带来的影响 程序的并发执行充分地利用了系统资源，从而提高 了系统的处理能力，这是并发执行好的一方面。但 是，正如前面所提到的那样，由于系统资源有限， 程序的并发执行必然导致资源共享和资源竞争，从 而改变程序的执行速度。如果并发执行的各程序段 中语句或指令满足上述Bernstein 的三个条件，则 认为并发执行不会对执行结果的封闭性和可再现性 产生影响（证明略）。但在一般情况下，系统要判 定并发执行的各程序段是否满足Bernstein 条件是 相当困难的。从而，如果并发执行的程序段不按照 特定的规则和方法进行资源共享和竞争，则其执行 结果将不可避免地失去封闭性和可再现性。下面的 例子说明了这一点