pv练习及参考解答

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1、PV原语操作详解 　　PV原语通过操作信号量来处理进程间的同步与互斥的问题（如：经典的生产者－消费者问题）。其核心就是一段不可分割不可中断的程序，从而实现进程同步。信号量的概念1965年由著名的荷兰计算机科学家Dijkstra提出，其基本思路是用一种新的变量类型(semaphore)来记录当前可用资源的数量（如：生产者进程中的资源和消费者中的资源信号量：空位置数empty和产品数full）。    semaphore有两种实现方式：    1)semaphore的取值必须大于或等于0。0表示当前已没有空闲资源，而正数表示当前空闲资源的数量；   2)semaphore的取

2、值可正可负，负数的绝对值表示正在等待进入临界区的进程个数。    信号量是由操作系统来维护的，用户进程只能通过初始化和两个标准原语(P、V原语)来访问。初始化可指定一个非负整数，即空闲资源总数。    P原语：P是荷兰语Proberen(测试)的首字母。为阻塞原语，负责把当前进程由运行状态转换为阻塞状态，直到另外一个进程唤醒它。操作为：申请一个空闲资源(把信号量减1)，若成功，则退出；若失败，则该进程被阻塞；    V原语：V是荷兰语Verhogen(增加)的首字母。为唤醒原语，负责把一个被阻塞的进程唤醒，它有一个参数表，存放着等待被唤醒的进程信息。操作为：释放一个被占用

3、的资源(把信号量加1)，如果发现有被阻塞的进程，则选择一个唤醒之。    P原语操作的动作是：   (1)sem减1；   (2)若sem减1后仍大于或等于零，则进程继续执行；   (3)若sem减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转进程调度。   V原语操作的动作是：   (1)sem加1；   (2)若相加结果大于零，则进程继续执行；   (3)若相加结果小于或等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程，然后再返回原进程继续执行或转进程调度。   PV操作必须成对使用。在PV原语执行期间不允许有中断的发生。例1：   生产围棋的工人不小心把

4、相等数量的黑子和白子混装载一个箱子里，现要用自动分拣系统把黑子和白子分开，该系统由两个并发执行的进程组成，功能如下：    (1)进程A专门拣黑子，进程B专门拣白子；    (2)每个进程每次只拣一个子，当一个进程在拣子时不允许另一个进程去拣子；    分析进程及关系：   第一步：确定进程间的关系。由功能(2)可知进程之间是互斥的关系。    实现：确定信号量及其值semaphore s; //箱子个数，初值为1//注意以下表示方法，cobegin和coend之间的是并发进程main(){cobeginA();B();coend}A(){while(1){wait(S)

5、;拣黑子；signal(S);}}B(){while(1){wait(S);拣白子；signal（S）；}} 　　     例2：某超市门口为顾客准备了100辆手推车，每位顾客在进去买东西时取一辆推车，在买完东西结完帐以后再把推车还回去。试用P、V操作正确实现顾客进程的同步互斥关系。    分析进程及关系：把手推车视为某种资源，每个顾客为一个要互斥访问该资源的进程。因此这个例子为PV原语的第二种应用类型。    解：信号量定义 semaphore S_CartNum;    //：空闲的手推车数量，初值为100void consumer(void)    //顾客进程{ 

6、  P(S_CartNum);   买东西;   结帐;   V(S_CartNum);}   例3：桌子上有一个水果盘，每一次可以往里面放入一个水果。爸爸专向盘子中放苹果，儿子专等吃盘子中的苹果。把爸爸、儿子看作二个进程，试用P、V操作使这两个进程能正确地并发执行。    分析：爸爸和儿子两个进程相互制约，爸爸进程执行完即往盘中放入苹果后，儿子进程才能执行即吃苹果。因此该问题为进程间的同步问题。解：信号量定义semaphore S_PlateNum; //盘子容量，初值为1semaphore S_AppleNum;  //苹果数量，初值为0void father()  

7、//父亲进程{   while(1)   {       P(S_PlateNum);       往盘子中放入一个苹果;       V(S_AppleNum);   }}void son()   //儿子进程{   while(1)   {       P(S_AppleNum);       从盘中取出苹果;       V(S_PlateNum);       吃苹果；   }}思考：如果爸爸也可以放鸭梨，女儿吃鸭梨？以上代码该如何修改？    例4：两个进程PA、PB通过两个FIFO(先进先出)缓冲区队列连接(如图)