計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)之pv原語分析及計(jì)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(hào)量來處理進(jìn)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(hào)量的概念1965年由著名的荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家Dijkstra提出，其基本思路是用一種新的變量類型（semaphe）來記錄當(dāng)前可用資源的數(shù)量。有兩種實(shí)現(xiàn)方式：1）semaphe的取值必須大于或等于0。0表示當(dāng)前已沒有空閑資源，而正數(shù)表示當(dāng)前空閑資源的數(shù)量；2）semaphe的取值可正可負(fù)，負(fù)數(shù)的絕對(duì)值表

2、示正在等待進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程個(gè)數(shù)。信號(hào)量是由操作系統(tǒng)來維護(hù)的，用戶進(jìn)程只能通過初始化和兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)原語（P、V原語）來訪問。初始化可指定一個(gè)非負(fù)整數(shù)，即空閑資源總數(shù)。P原語：P是荷蘭語Proberen（測(cè)試）的首字母。為阻塞原語，負(fù)責(zé)把當(dāng)前進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為阻塞狀態(tài)，直到另外一個(gè)進(jìn)程喚醒它。操作為：申請(qǐng)一個(gè)空閑資源（把信號(hào)量減1），若成功，則退出；若失敗，則該進(jìn)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(fù)責(zé)把

3、一個(gè)被阻塞的進(jìn)程喚醒，它有一個(gè)參數(shù)表，存放著等待被喚醒的進(jìn)程信息。操作為：釋放一個(gè)被占用的資源（把信號(hào)量加1），如果發(fā)現(xiàn)有被阻塞的進(jìn)程，則選擇一個(gè)喚醒之。具體PV原語對(duì)信號(hào)量的操作可以分為三種情況：1）把信號(hào)量視為一個(gè)加鎖標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)共享變量的互斥訪問。實(shí)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(hào)量視為是某種類型的共享資源的剩余個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一類共享資源的訪問。實(shí)現(xiàn)過程：P(res

4、ource)resource的初始值為該資源的個(gè)數(shù)N使用該資源；V(resource)非臨界區(qū)3）把信號(hào)量作為進(jìn)程間的同步工具實(shí)現(xiàn)過程：臨界區(qū)C1；P(S)V(S)臨界區(qū)C2；哲學(xué)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(shí)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(hào)量的概念都是由

5、荷蘭科學(xué)家E.W.Dijkstra提出的。信號(hào)量sem是一整數(shù)，sem大于等于零時(shí)代表可供并發(fā)進(jìn)程使用的資源實(shí)體數(shù)，但sem小于零時(shí)則表示正在等待使用臨界區(qū)的進(jìn)程數(shù)。P原語操作的動(dòng)作是：（1）sem減1；（2）若sem減1后仍大于或等于零，則進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；（3）若sem減1后小于零，則該進(jìn)程被阻塞后進(jìn)入與該信號(hào)相對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中，然后轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。V原語操作的動(dòng)作是：（1）sem加1；（2）若相加結(jié)果大于零，則進(jìn)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(hào)的等待隊(duì)列中喚醒一等待進(jìn)程，然后再返回原進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行或轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度。PV操作對(duì)于每一個(gè)進(jìn)程來說，都只能進(jìn)行一次，而且必須成對(duì)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(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥原語實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥由于用于互斥的信號(hào)量sem與所有的并發(fā)進(jìn)程有關(guān)，所以稱之為公有信號(hào)量。公有信號(hào)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(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的互斥。就象火車中的每節(jié)車廂只有一個(gè)衛(wèi)

7、生間，該車廂的所有旅客共享這個(gè)公有資源：衛(wèi)生間，所以旅客間必須互斥進(jìn)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(dá)互斥的效果。以下例子說明進(jìn)程的互斥實(shí)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(gè)箱子里，現(xiàn)要用自動(dòng)分揀系統(tǒng)把黑子和白子分開，該系統(tǒng)由兩個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程組成，功能如下：（1）進(jìn)程A專門揀黑子，進(jìn)程B專門揀白子；（2）每個(gè)進(jìn)程每次只揀一個(gè)子，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在揀子時(shí)不允許另一個(gè)進(jìn)程去揀子；分析：分