PV操作(哲学家问题和生产者-消费者问题)剖析
pv操作例题详细解释
pv操作例题详细解释摘要：一、前言二、PV操作的定义和基本概念1.进程和线程2.同步和互斥3.PV操作的定义三、PV操作的实现和应用1.信号量机制2.PV操作的实现3.PV操作在实际应用中的例子四、PV操作的注意事项1.避免死锁2.合理设置超时时间3.使用PV操作的局限性五、总结正文：一、前言PV操作是操作系统中进程同步和互斥的一种常用手段，通过对进程的执行进行控制，确保系统资源得到高效利用。
本文将详细解释PV操作的原理、实现和应用，并给出在使用PV操作时需要注意的事项。
二、PV操作的定义和基本概念1.进程和线程进程是计算机中程序执行的基本单位，是资源分配的独立单位。
线程是进程内部的一个执行流程，是调度的基本单位。
一个进程可以包含多个线程，线程之间共享进程的资源。
2.同步和互斥同步是指多个进程或线程在执行过程中，需要相互配合，使得它们能够顺序、有序地执行。
互斥是指在同一时间，只允许一个进程或线程访问某个共享资源。
3.PV操作的定义PV操作，即P操作（wait）和V操作（signal），是一种基于信号量的同步和互斥机制。
P操作会使得信号量值减一，如果信号量值为零，则进程或线程会进入等待状态；V操作会使得信号量值加一，如果有进程或线程在等待，则唤醒其中一个。
三、PV操作的实现和应用1.信号量机制信号量是操作系统中用于表示资源数量或状态的变量。
信号量有两种类型：二进制信号量（只有0和1两个值，用于实现互斥锁）和计数信号量（可以有大于1的值，用于表示可重入锁）。
2.PV操作的实现P操作可以通过执行wait函数实现，V操作可以通过执行signal函数实现。
wait函数会使信号量值减一，如果信号量值为零，则阻塞调用进程或线程；signal函数会使信号量值加一，如果有进程或线程在阻塞状态，则唤醒其中一个。
3.PV操作在实际应用中的例子PV操作在实际应用中广泛用于实现各种同步和互斥机制，例如生产者-消费者问题、互斥锁、条件变量等。
操作系统-PV操作
未来研究方向和挑战
01
随着云计算、大数据和人工智能等技术的快速发展，操作系统中的并发和并行 处理需求越来越高，PV操作在解决并发和并行处理中的问题也面临着新的挑战 。
02
未来的研究需要进一步探索PV操作在新型计算环境中的应用，例如在分布式系 统、物联网、边缘计算等领域中，PV操作的应用和优化具有重要的研究价值。
详细描述
生产者消费者问题描述了一个共享缓冲区的场景，其中生产者产生数据放入缓冲区，消费者从缓冲区取出数据进 行处理。为了防止缓冲区溢出和数据饥饿，需要使用PV操作来控制对缓冲区的访问。
读者写者问题
总结词
读者写者问题是生产者消费者问题的 变种，主要解决多个读者共享数据和 单个写者修改数据时的同步问题。
03
同时，随着系统规模的扩大和复杂度的增加，PV操作的管理和维护也变得越来 越困难，如何有效地管理和维护PV操作也是未来的重要研究方向之一。
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操作系统-pv操作
目 录
• 引言 • PV操作原理 • PV操作实现 • PV操作的应用 • 总结与展望
01 引言
操作系统简介
操作系统是计算机系统的核心软件， 负责管理计算机硬件和应用程序的资 源分配、调度和监控。
操作系统的主要功能包括进程管理、 内存管理、文件管理和设备管理。
PV操作的基本概念
饥饿问题
饥饿问题是当一个或多个进程长期得不到足够的资源，导致其无法正常执行的情况。为避免饥饿问题 ，可以采用一些调度算法，如先来先服务、最短作业优先等，确保每个进程都能获得足够的资源。
04 PV操作的应用
生产者消费者问题
总结词
生产者消费者问题是操作系统中经典的并发循环执行
pv操作大题解题思路
pv操作大题解题思路PV操作是指进程同步的一种经典方法，用于解决进程之间的互斥和同步问题。
在解题时，可以按照以下思路进行分析和回答：1. 什么是PV操作？PV操作是指通过对信号量进行P（Proberen）和V（Verhogen）操作来实现进程同步。
P操作用于申请资源，如果资源不可用，则进程进入等待状态；V操作用于释放资源，让等待的进程得以继续执行。
2. PV操作的作用是什么？PV操作用于解决进程之间的互斥和同步问题。
互斥是指同一时间只允许一个进程访问临界资源，而同步是指进程之间按照一定的顺序执行，避免出现竞态条件和死锁等问题。
3. PV操作的原理是什么？PV操作基于信号量（Semaphore）的概念。
信号量是一个计数器，用于控制对共享资源的访问。
P操作会将信号量的值减1，如果结果小于0，则进程进入等待状态；V操作会将信号量的值加1，如果结果小于等于0，则唤醒等待的进程。
4. PV操作的应用场景有哪些？PV操作常用于解决生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家就餐问题等。
在这些场景中，通过合理使用PV操作可以实现进程之间的协调与同步，避免资源竞争和死锁。
5. PV操作有哪些特点和优势？PV操作具有以下特点和优势：互斥性，PV操作可以确保同一时间只有一个进程访问共享资源，避免数据的不一致性。
同步性，PV操作可以按照一定的顺序执行进程，避免竞态条件和死锁。
简单高效，PV操作是一种经典的进程同步方法，实现简单，高效可靠。
适用性广泛，PV操作可以应用于各种并发场景，解决不同类型的进程同步问题。
总结：PV操作是一种经典的进程同步方法，通过对信号量进行P和V 操作来实现互斥和同步。
它的应用场景广泛，可以解决生产者-消费者问题、读者-写者问题等。
PV操作具有互斥性、同步性、简单高效和适用性广泛等特点和优势。
在解题时，可以根据具体的问题场景，灵活运用PV操作，保证进程之间的协调与同步。
操作系统pv操作
引言概述：正文内容：一、概念介绍1.pv操作的定义及由来：pv操作是一种用于进程间同步和互斥的操作，其中p表示“pass”（等待）操作，v表示“vacate”（释放）操作。
它最早由Dijkstra在1965年提出，并被广泛应用于操作系统中的进程间通信。
2.信号量的概念及与pv操作的关系：信号量是一种计数器，用于同步和互斥。
pv操作是通过操作信号量来实现进程间的同步与互斥，其中p操作用于申请资源时的等待，v操作用于释放资源。
3.pv操作的作用：pv操作允许进程进行同步和互斥操作，保证资源的正确访问顺序，避免竞态条件和死锁问题。
二、pv操作的使用场景1.生产者消费者问题：在多线程或多进程环境下，生产者和消费者之间的数据通信和同步是一个常见的问题。
pv操作可以用来同步生产者和消费者的操作，确保生产者和消费者的操作顺序正确。
2.进程间互斥访问共享资源：当多个进程需要同时访问某个共享资源时，需要使用pv操作来进行互斥操作，避免多个进程同时访问导致数据不一致的问题。
3.进程间信号通知：pv操作也可以用于进程间的信号通知，例如一个进程等待某个事件的触发，另一个进程通过v操作来触发该事件。
4.进程管道通信：pv操作也可以用于进程之间通过管道进行通信，通过p操作来等待管道中有数据可读，通过v操作来通知管道中有新数据写入。
5.进程调度和同步：操作系统中的进程调度和同步往往需要使用pv操作来保证进程的正确执行顺序和互斥性。
三、pv操作的实现原理与方法1.pv操作的实现原理：pv操作的实现通常依赖于操作系统中的信号量机制。
当一个进程进行p操作时，它会尝试将指定的信号量值减1，若结果为负，则表示资源不可用，该进程会被阻塞。
当一个进程进行v操作时，它会将指定的信号量值加1，并唤醒一个等待中的进程。
2.pv操作的实现方法：pv操作可以通过系统调用来进行实现，例如在Unixlike系统中，可以使用semop()系统调用来进行pv操作。
操作系统实验——PV操作实现生产者消费者模型
/** * 单个生产者类 * @author Vfdxvffd * @count 生产的物品数量标号 */ class Producer implements Runnable{ int count = 0; //数量 @Override public void run() { while(count < 20) { //最多生产20件商品
Global.empty.Wait(); /*要生产物品了，给剩余空 闲缓冲区数量--，如果减完后变为负数，则说明当前没 有空闲缓冲区，则加入等待队列*/ //临界区，生产商品 int index = count % 2; Global.buffer[index] = count; System.out.println("生产者在缓冲区"+index+"中生产了物品"+count); count++;
假如生产者号生产了0号商品，但此时他还没做Global.pCount++这一步操作，CPU将执行权切换到生产者2号，这时Global.pCount的值还是 刚刚的0，没有加1，所以又会生产出一个0号商品，那消费者也同理，消费完还没加1，就被切换了执行权。
那就有个问题，如果我们将Global.pCount++这一步提前能不能解决问题呢，当然也是不行的，因为可能++完还没输出就被切换执行权，那下次 执行权回来时候就会继续执行输出操作，但此时的Global.pCount的值已经不知道加了多少了。
/*remove a process P from the waiting queue*/ wakeup(P); } }
信号量的应用
【免费下载】进程的PV操作详解
消费者
……
消费者进程
while(True){
P(full);
P（S）；
临界区；
V（S）；
……
从 Buffer 取出一个产品;
V(empty);
消费该产品;
}
2
} （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～n1，定义两个指针 in 和 out，分别是生产者进程和消费者进程
进程的 PV 操作
在操作系统中，P、V 操作是进程管理中的难点。这是 1968 年荷兰人 Dijkstra 给出的 一种解决并发进程间互斥和同步关系的通用方法。
1. P、V 操作的意义 定义了信号量及其上的 P 操作和 V 操作，来实现并发进程间的同步和互斥，甚至可以 用来管理资源的分配。P、V 操作因交换的信息量少，属于进程的低级通信。
4. 利用信号量和 P、V 操作实现进程互斥
一般地，n 个进程利用信号量和 P、V 操作实现进程互斥的一般模型如下：
进程 P1
……
进程 P2
……
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，系电，力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资，配料不置试仅技卷可术要以是求解指，决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资，配料而置试且时卷可，调保需控障要试各在验类最；管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下，安与要全过加，度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高；试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中，核资或对料者定试对值卷某，弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试，.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置，弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误，试高要方中求案资技，料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高，术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术，管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高，案中为；资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资，管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装，工置合作调理并试利且技用进术管行，线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确：指灵在导活分。。线对对盒于于处调差，试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷，术调应问试采题技用，术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔，变开需压处要器理在组；事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故，资障强料时电、，回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资，料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而，与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检，卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
操作系统实验报告 经典的生产者—消费者问题
实验二经典的生产者—消费者问题一、目的实现对经典的生产者—消费者问题的模拟，以便更好的理解经典进程同步问题。
二、实验内容及要求编制生产者—消费者算法，模拟一个生产者、一个消费者，共享一个缓冲池的情形。
1、实现对经典的生产者—消费者问题的模拟，以便更好的理解此经典进程同步问题。
生产者－消费者问题是典型的PV操作问题，假设系统中有一个比较大的缓冲池，生产者的任务是只要缓冲池未满就可以将生产出的产品放入其中，而消费者的任务是只要缓冲池未空就可以从缓冲池中拿走产品。
缓冲池被占用时，任何进程都不能访问。
2、每一个生产者都要把自己生产的产品放入缓冲池，每个消费者从缓冲池中取走产品消费。
在这种情况下，生产者消费者进程同步，因为只有通过互通消息才知道是否能存入产品或者取走产品。
他们之间也存在互斥，即生产者消费者必须互斥访问缓冲池，即不能有两个以上的进程同时进行。
三、生产者和消费者原理分析在同一个进程地址空间内执行两个线程。
生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。
消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。
当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放一个空缓冲区。
当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻挡，直到新的物品被生产出来。
四、生产者与消费者功能描述：生产者功能描述：在同一个进程地址空间内执行两个线程。
生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。
当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。
消费者功能描述：消费者线程从缓冲区获得物品，然后释放缓冲区，当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。
五、实验环境操作系统环境：Windows系统。
编程语言：C#。
六、生产者与消费者的思路和设计1、程序流程图(1) 生产者.(2) 消费者2、主要程序代码//初始化变量private void Form1_Load(object sender, EventArgs e){mutex = 1; //互斥信号量full = 0; //缓冲池中满缓冲区的数量empty = 5;//缓冲池中空缓冲区的数量count1 = 0;//生产的产品数目i = 0;lb_mutex.Text = "1";lb_full.Text = "0";lb_empty.Text = "5";}//消费者从缓冲区中消费一个产品private void consumer_Click(object sender, EventArgs e){if (full > 0){ //消费者已进入互斥临界区if (mutex == 1) //申请进入临界区{mutex = 0; //消费者已进入互斥临界区lb_mutex.Text = "0";timer_consumer.Enabled = true;//启动消费者消费缓冲区产品}else{MessageBox.Show("缓冲区被占用，请等待。
pv问题例题解析
Pv问题例题解析【例1】桌上有1空盘，允许存放1个水果。
爸爸向盘中放苹果，也可以向盘中放桔子。
儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。
规定当盘空时一次只能放1个水果供吃者取用。
请用Wait()、Signal()原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。
【南京大学2000】【分析】这是复杂情况的“生产者—消费者”问题，既有同步又有互斥。
爸爸进程与儿子进程、女儿进程需要同步，儿子进程与女儿进程需要互斥。
设置4个信号量S（盘子是否为空，初值为1）、So（盘中是否有桔子，初值为0）、Sa（盘中是否有苹果，初值为0）和mutex（用于对盘子的互斥访问，初值为1）。
由于只有一个盘子（相当于只有一个buffer），对盘子的互斥访问发生在对盘子的存取操作上，S、So和Sa就可以保证对盘子的互斥操作了，故mutex也可以省略。
解：设三个信号量：S --- 盘子是否为空，初值为1；So --- 盘中是否有桔子，初值为0；Sa --- 盘中是否有苹果，初值为0；Semaphore S=1, So=0, Sa=0;Main() {CobeginFather();Son();Daughter();Coend}Father() {While(1) {Wait(S); 将水果放入盘中；If (放入的是桔子) Signal(So);Else Signal(Sa);}}Son() {While(1) {Wait(So); 从盘中取出桔子；Signal(S); 吃桔子；}}Daughter() {While(1) {Wait(Sa); 从盘中取出苹果；Signal(S); 吃苹果；}}【例2】 如图1所示，有多个PUT 操作同时向Buff1放数据，有一个MOVE 操作不断地将Buff1的数据移到Buff2，有多个GET 操作不断地从Buff2中将数据取走。
Buff1的容量为m ，Buff2的容量是n ，PUT 、MOVE 、GET 每次操作一个数据，在操作的过程中要保证数据不丢失。
信号量与PV操作
其中
•W(s.list)和R(s.list)是操作系统的基本系统调用， •W(s.list)表示把调用它的进程置成等待信号量s状态， 并移入s信号量队列，同时释放CPU，转向进程调度； •R(s.list)表示释放一个等待s信号量的进பைடு நூலகம்，转换成 就绪态并且移入就绪队列，执行该操作的进程继续执 行（时间片未到期）或者转向进程调度（时间片已到 期）。 •进程从队列中移出时的次序按照FCFS算法，被阻塞的 时间越长的进程越优先出队，一避免饥饿现象。
信号量的分类 •信号量按其用途分为2种： 公用信号量：初值常常为1，用来实现进程间的互斥。相关进 程均可对其执行P、V操作。 私有信号量：初值常常为可用资源数，多用来实现进程同步。 拥有该信号量的一类进程可以对其执行P操作，而另一类进程 可以对其执行V操作，多用于并发进程的同步。 •信号量按照取值可以分为两种： 二元信号量： 仅允许取0和1，主要用于解决进程互斥； 一般信号量（计数信号量）：允许取任意整数值，主要用于 解决进程同步问题。
} coend
A[m]; int A[m]; semaphore s; s = 1; cobegin
A[m]; int A[m]; s[m]; semaphore s[m]; j=0 j<m; For(int j=0;j<m;j++) { s[j] := 1; ] cobegin process Pi(){ Xi; int Xi; 按旅客定票要求找到 A[j] P(s[j]) Xi= A[j]; A[j]; If(Xi>=1 If(Xi>=1){ Xi=XiA[j]=Xi; Xi=Xi-1; A[j]=Xi; V(s[j]); V(s[j]); 输出一张票 ； ；
简述信号量和pv操作
简述信号量和pv操作信号量和PV操作一、引言信号量（Semaphore）是一种用于进程间同步和互斥的机制。
PV 操作是对信号量进行操作的两种基本操作，分别用于对信号量进行P（Proberen）操作和V（Verhogen）操作。
本文将对信号量和PV操作进行详细的介绍和解析。
二、信号量的定义信号量是一个整型变量，用于实现进程间的同步和互斥。
它可以用来控制对共享资源的访问。
信号量的值可以为正、零或负。
当一个进程需要访问某个共享资源时，它必须先检查信号量的值。
如果值大于零，则可以继续访问资源，并将信号量的值减1；如果值等于零，则进程需要等待；如果值小于零，则进程需要进入阻塞状态。
三、PV操作的介绍PV操作是对信号量进行操作的两种基本操作。
P操作（Proberen）用于申请资源，V操作（Verhogen）用于释放资源。
1. P操作（Proberen）P操作用于申请资源。
当一个进程需要访问某个共享资源时，它需要执行P操作。
P操作会检查信号量的值，如果值大于零，则进程可以继续访问资源，并将信号量的值减1；如果值等于零，则进程需要等待。
P操作是一个原子操作，确保了进程之间的互斥性，避免了竞争条件的发生。
2. V操作（Verhogen）V操作用于释放资源。
当一个进程使用完某个共享资源后，它需要执行V操作来释放资源。
V操作会将信号量的值加1，表示有一个资源可用。
如果有其他进程正在等待资源，则会唤醒其中一个进程，使其可以继续执行。
四、信号量的应用场景信号量和PV操作在操作系统中有广泛的应用场景，以下是几个常见的应用场景：1. 进程间的同步当多个进程需要按照一定的顺序执行时，可以使用信号量来实现进程间的同步。
通过设置合适的信号量值，可以控制进程的执行顺序，避免竞争条件的发生。
2. 进程间的互斥当多个进程需要访问共享资源时，可以使用信号量来实现进程间的互斥。
通过设置信号量的初始值为1，每个进程在访问共享资源之前执行P操作，如果信号量的值为1，则进程可以继续执行；如果信号量的值为0，则进程需要等待。
PV操作部分分析思考题
1. 有一阅览室,共有100个座位.读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每个座位列一表目，包括座号和读者姓名。
读者离开时要注销掉登记内容。
试用某一种语言（或类语言）和P、V操作描述进程的同步结构。
[分析]读者首先要申请座位，首先要获得登记表以便在上面进行登记；该读者在登记过程中是不允许其他读者进行登记的；因此，需要引入一个初始值为1的信号量mutex以实现读者间对登记表的互斥使用。
读者要在登记表上进行登记，前提是登记表上要有空表目；为此需要引入一个信号量S。
其初始值为100，表示有空表目100项。
读者在完成登记后，放下登记表给其他读者使用，然后在申请到的座位上进行阅读活动。
完成阅读后，读者需删除登记表上的内容，在该读者进行删除操作的同时是不允许其他读者进行删除的。
读者进程：mutex,s:Semaphore;mutex:=1;s:=100;Process ReaderiBeginwait(s);wait(mutex);<填入座号和姓名完成登记>；signal(mutex);<阅读>;wait(mutex);<删除登记表中的相关表项>;signal(mutex);signal(s);end2.司机和售票员的同步关系[分析]在汽车行驶过程中，司机活动与售票员活动之间的同步关系为：售票员关车门后，向司机发开车信号，司机接到开车信号后启动车辆，在汽车正常行驶过程中售票员售票，到站时司机停车，售票员在车停后开车门让乘客上下车。
因此司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步：售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。
设置两个信号量S1和S2，S1表示是否允许司机启动汽车，其初值为0，S2表示是否允许售票员开门，其初值为0。
Var s1,s2:integer:=0,0;BeginDriver:BeginRepeatwait(s1)启动车辆正常行车到站停车signal(s2)Until false; End3.哲学家用餐问题beginrepeatif i mod 2=0 thenwait(c[i]);Busman:BeginRepeat关车门signal(s1)售票wait(s2)开车门上下乘客Until false;EndEndwait(c[i+1] mod 5);eat;signal(c[i]);signal(c[i+1] mod 5)elsewait(c[i+1] mod 5);wait(c[i]);eat;signal(c[i+1] mod 5);signal(c[i]);until falseend4. 有三个进程PA、PB和PC合作解决文件打印问题：PA将文件记录从磁盘读入主存的缓冲区1，每执行一次读一个记录；PB将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执行一次复制一个记录；PC将缓冲区2的内容打印出来，每执行一次打印一个记录。
进程的PV操作详解
进程的PV操作详解部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑进程的PV操作在操作系统中，P、V操作是进程管理中的难点。
这是1968年荷兰人Dijkstra给出的一种解决并发进程间互斥和同步关系的通用方法。
1. P、V操作的意义定义了信号量及其上的P操作和V操作，来实现并发进程间的同步和互斥，甚至可以用来管理资源的分配。
P、V操作因交换的信息量少，属于进程的低级通信。
b5E2RGbCAP2. 什么是信号量？信号量<semaphore）是由一个值和一个指针构成的数据结构。
值为整型变量，表示信息量的值；指针指向进程控制块<PCB）队列的队头，表示等待该信号量的下一个进程。
如下图所示。
p1EanqFDPw信号量的一般结构及PCB队列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，信号量的初值不能为负，且其值只能由P、V操作来改变。
DXDiTa9E3d3. P、V操作的含义P、V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S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S≥0，则该进程继续执行；否则该进程状态置为阻塞状态，进程PCB排入信号量PCB队列末尾，放弃CPU，等待V操作的执行。
RTCrpUDGiTV<S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；②如果S≤0，释放信号量队列中第一个PCB所对应的进程，将进程状态由阻塞态改为就绪态。
执行V操作的进程继续执行。
5PCzVD7HxA一般来说，信号量S≥0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，因此要唤醒一个阻塞状态的进程，使之成为就绪状态。
PV操作解决生产者——消费者问题
public synchronized void consume() { // 实现消费的函数 // 唤醒生产者 this.notifyAll(); // 判断队列是否为空 while (queue.size() == 0) {
-5-
output(Thread.currentThread().getName() + " 消费队列空！等 待中…………"+"\n",
// 接口 public interface putmsg {
public void output(String msg, JTextArea textaera, JProgressBar jbr);
public void buffer(JTextField number); }
public Test2() { // 设置窗口大小 setSize(600, 600); // 设置窗口的位置，距离左上角（100，100） setLocation(100, 100); // 设置默认关闭，右上角的的叉关闭 setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); // 调用函数 layoutPanel2() textbox = new JTextField("10", 2); layoutPanel2(); // 设置布局方式为边界布局，就是上下左右中也可以说东南西北中 setLayout(new BorderLayout());
-2-
产者消费者进程。随机数0执行生产者线程，随机数1执行生产者线程。至于PV 算法的实现是利用buffer_empty和buffer_full来进行控制，buffer_empty的值 可以看做资源量，只有空的数值大于0才可以进行生产，buffer_full的数值与 buffer_empty的值有对应的关系，利用buffer_full来控制消费的进行。最后， 在缓冲区操作临界资源PC_Buffer来说利用 EnterCriticalSection(&PC_Buffer );//等待共享资源 LeaveCriticalSection(&PC_Buffer );//释放共享资源来进行缓冲区操作的控 制。总之当程序读入测试文件中的数据时，便根据读入的字符时C还是P创造相应 的进程，在分配EMPTY或者FULL资源，然后等待共享资源PC_Buffer,得到后便进 行操作。最后读入所有的数据，完成所有进程的操作。
计算机操作系统pv操作
引言概述计算机操作系统中的PV操作是进程同步和互斥的重要手段，用于解决多个进程共享资源时可能引发的竞争条件和死锁问题。
PV操作是通过对进程间的信号量进行操作来实现的。
本文将详细介绍PV 操作的定义、原理和应用场景，并通过分析五个大点来深入探讨PV 操作的实现和特性。
正文内容一、PV操作的定义和原理1.PV操作简介：PV操作是一种用于进程间同步和互斥的机制，主要包括两个操作——P操作（等待）和V操作（发出信号）。
2.P操作原理：进程执行P操作时，会判断信号量的值是否大于0，若大于0则将其减一；若等于0则进程被阻塞，等待信号量的值大于0。
3.V操作原理：进程执行V操作时，会将信号量的值加一；如果有阻塞的进程，会唤醒其中一个进程。
4.PV操作的互斥性：PV操作可以实现进程对共享资源的互斥保护，即只允许一个进程访问资源。
5.PV操作的同步性：PV操作可以实现进程之间的同步，即某个进程需要等待其他进程执行完相应操作后再进行操作。
二、PV操作的应用场景1.生产者消费者问题：通过使用信号量来解决生产者和消费者之间的同步和互斥问题，确保生产者和消费者能够正确地访问共享缓冲区。
2.读者写者问题：通过使用信号量来解决多个读者和一个写者之间的同步和互斥问题，确保读者和写者能够正确地访问共享资源。
3.互斥访问共享资源：通过使用信号量来保证多个进程对共享资源的互斥访问，防止竞争条件的发生。
4.进程间的消息传递：通过使用信号量来实现进程间的同步和消息传递，确保消息的正确发送和接收。
5.进程的顺序执行：通过使用信号量来控制进程的执行顺序，确保某些进程按照特定的顺序执行。
三、PV操作的实现方式1.信号量的定义和初始化：在操作系统中，信号量是由一个整数值和一个相关的进程等待队列组成。
需要在创建信号量时对其进行初始化。
2.P操作的实现：P操作需要对信号量的值进行判断，若大于0则执行减一操作；若等于0则将进程加入等待队列，进入阻塞状态。
PV操作解决生产者——消费者问题介绍
(3) 详细设计 1、做出如下定义
public class Test2 extends JFrame { // 面板 1
-3-
private JPanel panel1 = new JPanel(); // 面板 2 private JPanel panel2 = new JPanel(); private JPanel panel3 = new JPanel(); // 线程 1 private static Thread threadWQ1; // 线程 2 private static Thread threadRQ1; // 文本域，可编辑多行文字的 public static JTextArea textarea;// 可以编辑多行 // 文本框，只能编辑一行 public static JTextField textbox;// 只可以编辑一行 // 滚动条 public static JScrollPane scrollpane;// 滚动条 // 进度条 public JProgressBar progressbar = new JProgressBar();// 进度条 // 队列 Queue Q = new Queue(); // 实例化生产者 Producer wQ1 = new Producer(Q); // 实例化消费者 Consumer rQ1 = new Consumer(Q); // 接口 public interface putmsg { public void output(String msg, JTextArea textaera, JProgressBar jbr); public void buffer(JTextField number); } public Test2() { // 设置窗口大小 setSize(600, 600); // 设置窗口的位置，距离左上角（100，100） setLocation(100, 100); // 设置默认关闭，右上角的的叉关闭 setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); // 调用函数 layoutPanel2() textbox = new JTextField("10", 2); layoutPanel2(); // 设置布局方式为边界布局，就是上下左右中也可以说东南西北中 setLayout(new BorderLayout());
计算机操作系统中生产者_消费者问题分析
第 斥地使用，生产者之间也需要互斥地使用，消费者和
三 生产者之间也需要互斥地使用，这时设置两个信号量
二 s1，s2 实现同步，例外设置 S 信号，代表 buffer 这种临 一 界资源，用于互斥，称之为互斥信号量。 期
）
趫趯 M O D E R N C OM P U T E R 2009.12
（2）实现流程
在信号量机制中，除了需要一个用于代表资源数
在多道程序环境下， 系统中可能存在许多的进
目的整型变量 value 外，还应增加一个进程链表 L，用
程，在这些进程之间必定存在一些制约关系，这种制
于链接上述的所有等待进程。 记录型信号量是由于它
约关系表现为以下两种形式：①资源共享关系。 进程
采用了记录型的数据结构而得名的。 它所包含的上述
研究与开发
计算机操作系统中生产者-消费者问题分析
徐 曼 1 ， 孙曼曼 2
（1. 河北大学人民武装学院， 河北 050061； 2. 河北师范大学附属民族学院， 石家庄 050091）
摘 要： 操作系统中引入进程使得计算机系统性能得到很大提升，系统中同时存在多个进程，它 们彼此独立，各自按照自己的方式运行，同时共享系统中的资源，其中重点问题是进程 间的同步。 针对进程同步中的经典同步问题— ——生产者-消费者 问 题进 行 详 细分 析 ，并 采用信号量机制实现其同步。
Abstract： The operating system is introduced in the process of making a big computer system performance upgrade system, there are multiple processes at the same time, they are independent of one another, each according to its own run, and they also share system resources, and the key problems is the inter-process synchronization. Aiming on the process of synchronization of the classic synchronization problem— ——producers and consumers problem, conducts a detailed analysis, and uses semaphore mechanism to realize its synchronization.
经典PV操作问题详解（最全面的PV资料）[精品]
![经典PV操作问题详解（最全面的PV资料）[精品]](https://img.taocdn.com/s3/m/5831c61dba68a98271fe910ef12d2af90242a8b4.png)
经典P、V操作问题详解*****************一、基本概念1. 信号量struct semaphore{int value; // 仅且必须附初值一次，初值非负PCBtype* wait_queue; // 在此信号量上阻塞的进程队列} S; // 信号量实例为S2. P、V操作P(S){S := S-1;if (S<0)调用进程自己阻塞自己，等待在S的等待队列末尾;}V(S){S := S+1;if (S≤0)从S等待队列头释放一进程就绪在就绪队列尾;调用进程继续执行;}3. 使用方法(i). P、V操作成队出现，处理互斥时出现在同一进程中；处理同步时出现在不同进程中。
(ii). 同步P先于互斥P调用，V的顺序无关。
4. 另类P、V操作导致的问题(或信号量的栈实现方法或漏斗法)[习题P174-23]某系统如此定义P、V操作：P(S): S = S-1; 若S＜0，本进程进入S信号量等待队列的末尾；否则，继续执行。
V(S): S＝S+1; 若S≤0，释放等待队列中末尾的进程，否则继续运行。
(1)上面定义的P、V操作是否合理？有什么问题？(2)现有四个进程P1、P2、P3、P4竞争使用某一个互斥资源（每个进程可能反复使用多次），试用上面定义的P、V操作正确解决P1、P2、P3、P4对该互斥资源的使用问题。
答：(1)不合理：先进后出；可能“无限等待”，即等待队列头的进程得不到释放。
(2)思路：令每个信号量上的等待队列中始终只有一个进程。
解决方案如下：(n个进程)n个进程至多有n-1个等待。
设置n-1个信号量，每个进程阻塞在不同的信号量上，使每个等待队列至多有一个进程等待。
用循环模拟队列。
Semaphore S[n-1]; // S[i]的初值为i+1Procedure_i(){int j;DO_PRE_JOB();for(j=n-2; j>=0; j--)P(S[j]);DO_JOB_IN_CRITICAL_SECTION();for(j=0;j<=n-2;j++)V(S[j]);……}二、经典进程同步问题总述：进程同步问题主要分为以下几类：一（生产者－消费者问题）；二（读者写者问题）；三（哲学家就餐问题）；四（爱睡觉的理发师问题）；五（音乐爱好者问题）；六（船闸问题）；七（红黑客问题）等。
PV操作(哲学家问题和生产者-消费者问题)剖析
unsignedshortout = 0;//产品出缓冲区时的缓冲区下标
intg_buffer[SIZE_OF_BUFFER];//缓冲区是个循环队列
boolg_continue =true;//控制程序结束
HANDLEg_hMutex;//用于线程间的互斥
DWORDconsumerID[THREADS_COUNT];//消费者线程的标识符
//创建生产者线程
for(inti=0;i<PRODUCERS_COUNT;++i){
hThreads[i]=CreateThread(NULL,0,Producer,NULL,0,&producerID[i]);
if(hThreads[i]==NULL)return-1;
{
//创建各个互斥信号
g_hMutex =CreateMutex(NULL,FALSE,NULL);
g_hFullSemaphore =CreateSemaphore(NULL,SIZE_OF_BUFFER-1,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
g_hEmptySemaphore =CreateSemaphore(NULL,0,SIZE_OF_BUFFER-1,NULL);
//print(k," give left");
LeaveCriticalSection(fork +k);//放下左边的筷子
//print(k," give right");
}
voidwaiting(intk)
{
longa=0;
for(a=0;a<30000000;a++);
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intmain(intargc,char*argv[])
{
HANDLEhthread[5];
inti;
intarg[5];
intcount = 5;
longa=0;
unsignedlongretval;
InitializeCriticalSection(&crout);} Nhomakorabea}
//等待所有线程结束
retval = WaitForMultipleObjects(5,hthread,true,INFINITE);//等待多个线程
for(a=0;a<30000000;a++);
if(retval ==WAIT_FAILED)
{
cerr<<"wait error,error code: "<<GetLastError()<<endl;
//初始化临界变量
for(i=0;i<5;i++)
{
InitializeCriticalSection(fork + i);
}
//创建五个哲学家
for(i = 0; i<5;i++)
{
arg[i] = i;
hthread[i] = CreateThread(NULL, 0, philosopher, (void*)(arg+i), 0,NULL);
{
longa=0;
for(a=0;a<30000000;a++);
EnterCriticalSection(&crout);
cout<<"process "<<who<<str<<endl;
LeaveCriticalSection(&crout);
}
操作截图
PV
解决方法一：
实现思想，我们在产生足够的产品后，唤醒消费者把生产的产品全部消耗，让后在唤醒生产者生产商品。
semaphore full=0; /*记录缓冲区中满的槽数*/
semaphore buf[N]; /*有N个槽数的缓冲区buf[N]，并实现循环缓冲队列*/
Sleep(1);
EnterCriticalSection(fork +k);//获得左边的筷子
//print(k," take left");
EnterCriticalSection(fork + (k+ 1)%5);//获得右边的筷子
//print(k," take right");
}
voidprint(intwho,constchar*str)
Sleep(1);
//Sleep((rand() %100) *5);
}
voideating(intk)
{
longa=0;
for(a=0;a<30000000;a++);
print(k," is eating...");
//Sleep((rand()%100) *5);
Sleep(1);
LeaveCriticalSection(fork + (k+1)%5);//放下右边的筷子
}
for(i = 0; i<5;i++)
{
for(a=0;a<30000000;a++);
if(CloseHandle(hthread[i]) ==false)//关闭句柄
{
cerr <<"error while close thread "<<i<<endl;
cerr <<"error code: "<<GetLastError()<<endl;
while(true)
{
thinking(n);
waiting(n);
eating(n);
}
print(n," is out!");
returnn;
}
voidthinking(intk)
{
longa=0;
for(a=0;a<30000000;a++);
print(k," is thinking...");
//print(k," give left");
LeaveCriticalSection(fork +k);//放下左边的筷子
//print(k," give right");
}
voidwaiting(intk)
{
longa=0;
for(a=0;a<30000000;a++);
print(k," is waiting...");
}
}
return0;
}
DWORDWINAPIphilosopher(LPVOIDlpParameter)
{
longa=0;
intn = ((int*)lpParameter)[0];
for(a=0;a<30000000;a++);
print(n," is in!");
//srand(time(NULL));
PV
给每个哲学家编号，规定奇数号的哲学家先拿他的左筷子，然后再去拿他的右筷子；而偶数号的哲学家则相反。这样总可以保证至少有一个哲学家可以进餐。
#include<windows.h>
#include<iostream>
#include<process.h>
#include<cstdlib>
#include<ctime>
for(a=0;a<30000000;a++);
if( hthread[i] ==INVALID_HANDLE_VALUE)//如果线程创建失败返回-1
{
cerr <<"error while create thread "<< i <<endl;
cerr <<"error code : "<< GetLastError() <<endl;
usingnamespacestd;
DWORDWINAPIphilosopher(LPVOIDlpParameter);
voidthinking(int);
voideating(int);
voidwaiting(int);
voidprint(int,constchar*);
//全局变量
CRITICAL_SECTIONcrout;//这个变量用来保证输出时不会竞争
/*用信号量解决生产者－消费者问题*/
//解决方法生产者生产10间产品，唤醒消费者，消费完后，唤醒生产者
#include <STDIO.H>
#define N 10
typedef int semaphore; /*信号量是一种特殊的整型变量*/
semaphore mutex=1; /*互斥访问*/
semaphore empty=N; /*记录缓冲区中空的槽数*/