計算機操作系統(tǒng)之pv原語分析及計算

1、操作系統(tǒng)課程之操作系統(tǒng)課程之PVPV原語原語PV原語通過操作信號量來處理進程間的同步與互斥的問題。其核心就是一段不可分割不可中斷的程序。信號量的概念1965年由著名的荷蘭計算機科學家Dijkstra提出，其基本思路是用一種新的變量類型（semaphe）來記錄當前可用資源的數(shù)量。有兩種實現(xiàn)方式：1）semaphe的取值必須大于或等于0。0表示當前已沒有空閑資源，而正數(shù)表示當前空閑資源的數(shù)量；2）semaphe的取值可正可負，負數(shù)的絕對值表

2、示正在等待進入臨界區(qū)的進程個數(shù)。信號量是由操作系統(tǒng)來維護的，用戶進程只能通過初始化和兩個標準原語（P、V原語）來訪問。初始化可指定一個非負整數(shù)，即空閑資源總數(shù)。P原語：P是荷蘭語Proberen（測試）的首字母。為阻塞原語，負責把當前進程由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)，直到另外一個進程喚醒它。操作為：申請一個空閑資源（把信號量減1），若成功，則退出；若失敗，則該進程被阻塞；V原語：V是荷蘭語Verhogen（增加）的首字母。為喚醒原語，負責把

3、一個被阻塞的進程喚醒，它有一個參數(shù)表，存放著等待被喚醒的進程信息。操作為：釋放一個被占用的資源（把信號量加1），如果發(fā)現(xiàn)有被阻塞的進程，則選擇一個喚醒之。具體PV原語對信號量的操作可以分為三種情況：1）把信號量視為一個加鎖標志位，實現(xiàn)對一個共享變量的互斥訪問。實現(xiàn)過程：P(mutex)mutex的初始值為1訪問該共享數(shù)據(jù)V(mutex)非臨界區(qū)2）把信號量視為是某種類型的共享資源的剩余個數(shù)，實現(xiàn)對一類共享資源的訪問。實現(xiàn)過程：P(res

4、ource)resource的初始值為該資源的個數(shù)N使用該資源；V(resource)非臨界區(qū)3）把信號量作為進程間的同步工具實現(xiàn)過程：臨界區(qū)C1；P(S)V(S)臨界區(qū)C2；哲學家問題PV原語程序2009年03月10日星期二21:29V(c[i1mod5])V(c[i])EndPV原語實現(xiàn)互斥與同步2008年09月19日星期五17:28PVPV原語的含義原語的含義P操作和V操作是不可中斷的程序段，稱為原語。PV原語及信號量的概念都是由

5、荷蘭科學家E.W.Dijkstra提出的。信號量sem是一整數(shù)，sem大于等于零時代表可供并發(fā)進程使用的資源實體數(shù)，但sem小于零時則表示正在等待使用臨界區(qū)的進程數(shù)。P原語操作的動作是：（1）sem減1；（2）若sem減1后仍大于或等于零，則進程繼續(xù)執(zhí)行；（3）若sem減1后小于零，則該進程被阻塞后進入與該信號相對應的隊列中，然后轉(zhuǎn)進程調(diào)度。V原語操作的動作是：（1）sem加1；（2）若相加結(jié)果大于零，則進程繼續(xù)執(zhí)行；（3）若相加結(jié)果小

6、于或等于零，則從該信號的等待隊列中喚醒一等待進程，然后再返回原進程繼續(xù)執(zhí)行或轉(zhuǎn)進程調(diào)度。PV操作對于每一個進程來說，都只能進行一次，而且必須成對使用。在PV原語執(zhí)行期間不允許有中斷的發(fā)生。用PVPV原語實現(xiàn)進程的互斥原語實現(xiàn)進程的互斥由于用于互斥的信號量sem與所有的并發(fā)進程有關(guān)，所以稱之為公有信號量。公有信號量的值反映了公有資源的數(shù)量。只要把臨界區(qū)置于P(sem)和V(sem)之間，即可實現(xiàn)進程間的互斥。就象火車中的每節(jié)車廂只有一個衛(wèi)

7、生間，該車廂的所有旅客共享這個公有資源：衛(wèi)生間，所以旅客間必須互斥進入衛(wèi)生間，只要把衛(wèi)生間放在P(sem)和V(sem)之間，就可以到達互斥的效果。以下例子說明進程的互斥實現(xiàn)。例1生產(chǎn)圍棋的工人不小心把相等數(shù)量的黑子和白子混裝載一個箱子里，現(xiàn)要用自動分揀系統(tǒng)把黑子和白子分開，該系統(tǒng)由兩個并發(fā)執(zhí)行的進程組成，功能如下：（1）進程A專門揀黑子，進程B專門揀白子；（2）每個進程每次只揀一個子，當一個進程在揀子時不允許另一個進程去揀子；分析：分