经典pv操作讲解和练习题

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1、在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：    P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1；          ②如果S³0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。    V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；          ②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程

2、的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。   一般来说，信号量S³0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它

3、才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S£0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。   利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是：进程P1              进程P2           ……          进程Pn……                  ……                           ……P（S）；              P（S）；                         

4、P（S）；临界区；            临界区；                       临界区；V（S）；              V（S）；                        V（S）；……                  ……            ……           ……   其中信号量S用于互斥，初值为1。   使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是：   （1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个

5、分支，要认真检查其成对性。   （2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。（3）互斥信号量的初值一般为1。   利用信号量和PV操作实现进程同步PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。   使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：    （1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。

6、在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置哪些信号量。   （2）信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。   （3）同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。PV操作(二)【例1】生产者-消费者问题在多道程序环境下，进程同步是一个十分重要又令人感兴趣的问题，而生产者-消费者问题是其中一个有代表性的进程同步问题。下面我们给出了各种情况下的生产者-消费者问题，深入地分

7、析和透彻地理解这个例子，对于全面解决操作系统内的同步、互斥问题将有很大帮助。 （1）一个生产者，一个消费者，公用一个缓冲区。定义两个同步信号量：empty——表示缓冲区是否为空，初值为1。full——表示缓冲区中是否为满，初值为0。生产者进程while(TRUE){生产一个产品;     P(empty);    产品送往Buffer;     V(full);     }消费者进程while(True){P(full);  从Buffer取出一个产品;   V(empty);  消费该产品;   

8、}          （2）一个生产者，一个消费者，公用n个环形缓冲区。定义两个同步信号量：empty——表示缓冲区是否为空，初值为n。full——表示缓冲区中是否为满，初值为0。    设缓冲区的编号为1～n-1，定义两个指针in和out，分别是生产者进程和消费者进程使用的指针，指向下一个可用的缓冲区。生产者进程while(TRUE){     生产一个产品;     P(empty);    产品送往buffer（in）；     in=(in+1)modn；