pv原语的实现

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PV练习及参考解答

semaphore S_BuffNum_Q1;
// Q2队列当中的空闲缓冲区个数，初值为m
semaphore S_BuffNum_Q2;
// Q1队列当中的消息数量，初值为n
semaphore S_MessageNum_Q1;
// Q2队列当中的消息数量，初值为0
semaphore S_MessageNum_Q2;
第二步：确定信号量及其值。由于进程A和进程B要互斥进入箱子去拣棋子，箱子是两个进程的公有资源，所以设置一个信号量s，其值取决于公有资源的数目，由于箱子只有一个，s的初值就设为1。
实现：
Semaphore s;//互斥信号量，初值为1
main()
{
cobegin
A();
B();
coend
}
A()
{
while(1)
实现过程：
P(mutex); // mutex的初始值为1 访问该共享数据;
V(mutex);
3)把信号量视为是某种类型的共享资源的剩余个数，实现对一类共享资源的访问。
判断进程间是否互斥，关键是看进程间是否共享某一公有资源，一个公有资源与一个信号量相对应。确定信号量的值是一个关键点，它代表了可用资源实体数。
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。
实现:

P、V 原语的模拟实现

P、V 原语的模拟实现一、实验目的本课题实习的目的是，加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解；熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法，进程控制机构、同步结构、通迅机构的实施。

要求设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟糸统。

该糸统包括有简单的进程控制、同步及通迅机构，其进程调度算法可任意选择。

每个进程用一个PCB表示，其内容可根据具体情况设置。

各进程之间应有一定的同步关糸。

糸统在运行过程中应能显示或打印各进程的状态及有关参数的变化情况，以便观察诸进程的运行过程及糸统的管理过程。

1) 理解信号量相关理论；2) 掌握记录型信号量结构；3) 掌握P、V 原语实现机制。

二、实验要求1) 输入给定代码；2) 进行功能测试并得出正确结果。

3) 分析P和V函数功能模块；4) 在实验报告中画出P和V函数流程图；5) 撰写实验报告。

三、实验内容本实验针对操作系统中信号量相关理论进行实验，要求实验者输入实验指导书提供的代码并进行测试。

代码主要模拟信号量的P 操作和V 操作。

1) 信号量信号量也称为信号锁，主要应用于进程间的同步和互斥，在用于互斥时，通常作为资源锁。

信号量通常通过两个原子操作P和V来访问。

P操作使信号量的值+1，V操作使信号量的值-1。

2) 记录型信号量记录型信号量采用了“让权等待”的策略，存在多个进程等待访问同一临界资源的情况，所以记录型信号量需要一个等待链表来存放等待该信号量的进程控制块或进程号。

在本实验中，使用记录型信号量。

四、功能测试五．#include<stdio.h>#define TRUE 1#define FALSE 0#define MAXPRI 100#define NIL -1struct {int id;char status;int nextwr;int priority;}pcb[1];struct {int value;int firstwr;} sem[2];char savearea[1][3],addr;int i,s1,s2,seed,exe=NIL;init( ){ int j;for (j=0;j<1;j++){pcb[j].id=j;pcb[j].status='r';pcb[j].nextwr=NIL;printf("\n process%d priority?",j+1);scanf ("%d",&i);pcb[j].priority=i;}sem[0].value=1;sem[0].firstwr=NIL;sem[1].value=1;sem[1].firstwr=NIL;for (i=1;i<1;i++)for (j=0;j<3;j++)savearea[i][j]='0';}float random ( ){int m;if (seed<0)m=-seed;else m=seed;seed=(24151*seed+11839)%64416;return(m/12565.0);}timeint(char addr){float x;x=random();if ((x<0.11)&&(exe==0))return(FALSE);if ((x<0.66)&&(exe==1))return(FALSE);if ((x<1.0)&&(exe==2))return(FALSE);savearea[exe][0]=i;savearea[exe][1]=addr;pcb[exe].status='t';printf("Times silce interrupt'\nprocess%d enter into ready.\n", exe+1); exe=NIL;return (TRUE);}find(){int j,pd=NIL, w=MAXPRI;for (j=0;j<1;j++)if (pcb[j].status=='r')if (pcb[j].priority<w){w=pcb[j].priority; pd=j;}if (pd==NIL)for (j=0; j<1;j++)if (pcb[j].status=='t')if (pcb[j].priority<w){w=pcb[j].priority; pd=j;}return(pd) ;}scheduler(){int pd;if((pd=find())==NIL&& exe==NIL)return(NIL);if (pd!=NIL) {if(exe==NIL){pcb[pd].status='e';exe=pd;printf("process%d is executing.\n", exe+1);}else if (pcb[pd].priority<pcb[exe].priority) {pcb[exe].status='r';printf("process%d enter into ready\n", exe+1);pcb[pd].status='e';exe=pd;printf ("process%d enter into ready\n", exe+1);}}i=savearea[exe][0];addr=savearea[exe][1];return (exe);}block(int se){int w;printf("process%d is blocked\n", exe+1);pcb[exe].status='w';pcb[exe].nextwr=NIL;if ((w=sem[se].firstwr)==NIL)sem[se].firstwr=exe;else {while(pcb[w].nextwr!=NIL)w=pcb[w].nextwr;pcb[w].nextwr=exe;}}p(int se,char ad){if (--sem[se].value>=0) return(FALSE);block(se);savearea[exe][0]=i;savearea[exe][1]=ad;exe=NIL;return(TRUE);}wakeup(int se){int w;w=sem[se].firstwr;if(w!=NIL){sem[se].firstwr=pcb[w].nextwr;pcb[w].status='r';printf("process%d is waken up\n",w+1);}}v(int se,char ad){if(++sem[se].value>0) return(FALSE);wakeup(se);savearea[exe][1]=ad;savearea[exe][0]=i;return(TRUE);}eexit(int n){pcb[n].status='c';printf("process%d is completed!\n", n+1);exe=NIL;}processl(){if(addr=='a')goto a1;if(addr=='b')goto b1;if(addr=='c')goto c1;if(addr=='d')goto d1;if(addr=='e')goto e1;if(addr=='f')goto f1;for(i=1;i<6;i++){printf("process1 calls P on the semaphore1\n");if(p(0,'a'))break;a1:printf("process1 is executing in the cretical section 1\n");if(timeint('b')) break;b1:printf("s1=%d\n",++s1);printf("process1 calls V on semaphorel and quit cretical section1\n");if(v(0,'c'))break;c1:printf("process1 calls P on esemaphorel 2\n");if(p(1,'d'))break;d1:printf("process1 is execting cretical section 2\n");if(timeint('e'))break;e1:printf("s2=%d\n",++s2);printf("process1 calls V on semaphore2 and quit cretical section2\n");if(v(1,'f'))break;f1:printf("process1 cycle count=%d\n",i);}if(i<6) return;eexit(0);}process2(){if(addr=='a')goto a2;if(addr=='b')goto b2;if(addr=='c')goto c2;if(addr=='d')goto d2;if(addr=='e')goto e2;if(addr=='f')goto f2;for(i=1;i<6;++i){printf("process2 calls P on the semaphore2\n");if(p(1,'a'))break;a2:printf("process2 is executing in the cretical section2\n");if(timeint('b'))break;b2:printf("s2=%d\n",++s2);printf("process2 calls V on semaphore2 and quit cretical section2.\n");if(v(1,'c'))break;c2:printf("process2 calls P on esemaphore1.\n");if(p(0,'d'))break;d2:printf("process2 is execting cretical section1.\n");if(timeint('e'))break;e2:printf("s1=%d\n",++s1);printf("process2 calls V on semaphore1 and quit cretical section1.\n");if(v(0,'f'))break;f2:printf("process2 cycle count=%d\n",i);}if(i<6) return;eexit(1);}process1(){if (addr=='a') goto a1;if (addr=='b') goto b1;if (addr=='c') goto c1;for (i=1;i<6; ++i){printf("process1,calls P on semaphore2\n");if(p(1,'a')) break; /// * process 1 is biocked * /a1: printf("process 1 is execcuting on its cretical section\n");if(timeint('b')) break;b1: printf ("s2=%d\n", ++s2);printf ("process1 calls V on semapore2 and quit cretical section\n");if(v(1,'c')) break; // * wake up a biocked process * /c1: printf("process1 cycien count=%d\n",i);}if(i<6) return;eexit(2);}main ( ){int k;printf ("* * * * process management * * * * \n\n");init();printf("s1=%d, s2=%d\n", s1, s2);printf("process1, process2, process1 are all in ready ! \n");for ( ; ;)if ((k=scheduler())!=NIL)switch(k){case 0: process1();break;case 1: process2();break;case 2: process1();break;default: printf("process identifer error\n");break;}else break;printf ("s1=%d, s2=%d\n", s1, s2);printf ("\n * * * * END * * * * \n");}。

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原语例题

pv原语例题摘要：1.介绍pv 原语的基本概念和作用2.讲解pv 原语的实现原理3.分析pv 原语在实际应用中的优势和局限4.总结pv 原语的重要性和未来发展正文：1.介绍pv 原语的基本概念和作用pv 原语，全称为"Pipe Viewer"，是一种用于实现管道的数据流动可视化的原语。

在计算机科学中，管道是一种常见的数据传输方式，通过将数据从一个程序传递到另一个程序，实现不同程序之间的数据交互。

然而，传统的管道方式往往缺乏对数据流动的可视化展示，使得用户难以直观地了解数据传输的实时状态。

pv 原语正是为了解决这个问题而设计的。

2.讲解pv 原语的实现原理pv 原语的实现原理并不复杂。

它主要通过将数据流拆分成一系列的数据包，并在每个数据包上附加一些元数据，如数据包的来源、目的地、传输时间等。

然后，pv 原语会将这些数据包发送给用户指定的程序，由该程序对数据包进行处理，并在屏幕上显示出数据流动的状态。

这样，用户就可以直观地看到数据在管道中的流动情况了。

3.分析pv 原语在实际应用中的优势和局限pv 原语在实际应用中有很多优势。

首先，它能够提供一种直观的方式来查看数据在管道中的流动状态，这对于调试和优化程序非常有帮助。

其次，pv 原语的实现并不复杂，因此可以很容易地集成到各种程序中。

然而，pv 原语也有一些局限。

首先，它只能用于可视化数据在管道中的流动，无法展示其他类型的数据流动。

其次，由于需要在数据包上附加元数据，可能会增加数据传输的延迟。

4.总结pv 原语的重要性和未来发展总的来说，pv 原语是一种非常有用的数据可视化工具。

它能够帮助用户直观地了解数据在管道中的流动状态，从而更好地调试和优化程序。

尽管它有一些局限，但随着技术的发展，相信这些问题都会得到解决。

pv原语例题

pv原语例题
（原创实用版）
目录
1.PV 原语的概念
2.PV 原语的例子
3.PV 原语的例题解析
正文
1.PV 原语的概念
PV 原语（PV 操作）是计算机科学中一种用于实现并发控制的原子操作。

PV 原语全称为 Procedure Call，是进程调用另一种进程所提供的服务。

PV 原语广泛应用于操作系统、数据库和网络系统等领域，以实现多进程或多线程之间的同步与互斥。

2.PV 原语的例子
PV 原语有很多实现方式，下面举一个简单的例子来说明 PV 原语的基本概念。

假设有两个进程 P1 和 P2，它们需要共享一个整数变量 count。

为了保证数据的一致性，当 P1 进程修改 count 的值时，需要确保 P2 进程不能同时修改 count。

可以使用 PV 原语来实现这一需求。

P1 进程：
```
int count = 0;
PV(P2_count); // 调用 P2 进程提供的 PV 操作
count++;
V(P2_count); // 释放 P2 进程的 PV 操作
```
P2 进程：
```
int count = 0;
PV(P1_count); // 调用 P1 进程提供的 PV 操作
count++;
V(P1_count); // 释放 P1 进程的 PV 操作
```
3.PV 原语的例题解析
假设有一个系统，需要实现生产者 - 消费者问题。

生产者进程负责生产产品，消费者进程负责消费产品。

为了避免竞争条件和死锁，可以使用 PV 原语来实现生产者和消费者之间的同步与互斥。

PV原语的含义

用PV原语实现进程的互斥
由于用于互斥的信号量sem与所有的并发进程有关,所以称之为公有信号量.公有信号量的值反映了公有资源的数量.只要把临界区置于P(sem)和V (sem)之间,即可实现进程间的互斥.就象火车中的每节车厢只有一个卫生间,该车厢的所有旅客共享这个公有资源:卫生间,所以旅客间必须互斥进入卫生间,只要把卫生间放在P(sem)和V(sem)之间,就可以到达互斥的效果.以下例子说明进程的互斥实现.
实现: begin
s1,s2:semaphore;
s1:=1;s2:=0;
cobegin
process A
begin
L1: P(s1);
拣黑子;
V(s2);
goto L1;
end;
process B
begin
L2:P(s2);
拣白子;
V(s1);
goto L2;
end;
coend;
end;
另外一个问题就是P原语是不是一定在V原语的前面?回答是否定的.下面看一个例子.
例3在例1的基础之上再添加一个功能:
(3)当一个进程拣了一个棋子(黑子或白子)以后,必让另一个进程拣一个棋子(黑
子或白子).
分析:第一步:确定进程间的关系.由功能(1)(2)(3)可知,进程间的关系为同步关系.第二步:确定信号量及其值.进程A和B共享箱子这个公有资源,但规定两个进程必须轮流去取不同色的棋子,因而相互间要互通消息.对于进程A可设置一个私有信号量s1,该私有信号量用于判断进程A是否能去拣黑子,初值为1.对于进程B同样设置一个私有信号量s2,该私有信号量用于判断进程B是否能去拣白子,初值为0.当然你也可以设置s1初值为0,s2初值为1.
(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.

计算机等级考试四级信息安全

操作系统概述一、操作系统基本概念、特征、分类1.操作系统的分类(前三种为基本分类)(1)批处理系统①特点：成批处理②分类：简单批处理系统和多道批处理系统③优点1)作业流程自动化较高2)资源利用率较高3)作业吞吐量大，提高了整个系统效率④缺点：用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序(2)分时系统(3)实时系统(4)个人操作系统(5)网络操作系统(6)分布式操作系统(7)嵌入式操作系统2.计算机存储体系中，操作系统涉及的存储设备为寄存器、高速缓存、内存、硬盘二、操作系统主要功能1 .进程管理(1)进程控制①与进程一一对应的是进程控制块(2)进程同步(3)进程间通信(4)调度①进程调度进程的就绪队列中选一个分配处理器资源，执行1) 有CPU资源让出不一定调度，没有CPU资源让出一定不会发生调度。

②线程调度线程的就绪队列中选一个分配处理器资源，执行③作业调度作业后备队列中选若干个作业分配资源，装入内存建立进程2.存储管理3 .文件管理4.设备管理5.用户接口(1)操作系统提供给用户应用程序编程的唯一接口是系统调用三、操作系统发展演化过程，典型操作系统四、操作系统结构设计、典型的操作系统结构1.操作系统体系构造的三个类型：整体式构造、层次式构造和微内核构造(1)微内核构造：基于客户/服务器模式(C/S模式)操作系统运行机制一、内核态与用户态二、中断与异常三、系统调用接口四、存储系统五、I/O系统六、时钟(Clock)进程线程模型一、并发环境与多道程序设计二、进程的基本概念，进程控制块(PCB)1.概念：进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2.组成：指令(代码、程序)、数据和进程控制块。

PCB是进程的灵魂，指令和数据是进程的躯体。

3.分类：从操作系统角度来看，可将进程分为系统进程和用户进程两类。

优先级前者高于后者。

4.进程队列：就绪队列、等待队列、运行队列5.PCB内容可分为调度信息和现场信息两大部分。

pv原语的实现ppt课件

小组任务分配
showdetail
范泰民
程义通序作，
理解代码流含
vc pv
陈志方
结数程的的序编理代写解码。以的
及总流体程分图析的与制理作解，，课题总函
signal
鲁正祥
部并主分修程思改序考错代题误码的代的解码理答，解。搜与
4
Wait函数的流程图
操作系统课程设计——经济管理学院信管1091
开始
Sname,pid
N
存不存在输入的
信号量
Y
存不存
N
在输入的
进程号
Y Count--
Count>=0
Y
Y
等待队列
N
是否为空
信号量不存在
添加都队列的最后
放于等待队列队首
进程不存在
5
Signal函数流程图
操作系统课程设计——经济管理学院信管1091
操作系统课程设计——经济管理学院信管1091
操作系统课程设计
——P、V原语的模拟实现
组长：白金组员：范泰民
陈志方鲁正祥
经济管理学院信管1091
1
1、课题目的
操作系统课程设计——经济管理学院信管1091
课题简介
1) 理解信号量相关理论； 2) 掌握记录型信号量结构； 3) 掌握P、V 原语实现机制。
集分相析关，代调码试资程料序，
3
操作系统课程设计——经济管理学院信管1091
课题实现过程
1、小组成员阅读课题材料，理解课题目的及要求。 2、根据课题结构及目的，进行任务分配。 3、各成员根据自己的任务分配，分别搜集相关资料，

PV原语的模拟实现

P、V原语的模拟实现一、实验目的本课题实习的目的是，加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解；熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法，进程控制机构、同步结构、通迅机构的实施。

要求设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟糸统。

该糸统包括有简单的进程控制、同步及通迅机构，其进程调度算法可任意选择。

每个进程用一个PCB表示，其内容可根据具体情况设置。

各进程之间应有一定的同步关糸。

糸统在运行过程中应能显示或打印各进程的状态及有关参数的变化情况，以便观察诸进程的运行过程及糸统的管理过程。

1)理解信号量相关理论；2)掌握记录型信号量结构；3)掌握P、V原语实现机制。

二、实验要求1)输入给定代码；2)进行功能测试并得出正确结果。

3)分析P和V函数功能模块；4)在实验报告中画出P和V函数流程图；5)撰写实验报告。

三、实验内容本实验针对操作系统中信号量相关理论进行实验，要求实验者输入实验指导书提供的代码并进行测试。

代码主要模拟信号量的P操作和V操作。

1)信号量信号量也称为信号锁，主要应用于进程间的同步和互斥，在用于互斥时，通常作为资源锁。

信号量通常通过两个原子操作P和V 来访问。

P操作使信号量的值+1，V操作使信号量的值-1。

2)记录型信号量记录型信号量采用了“让权等待”的策略，存在多个进程等待访问同一临界资源的情况，所以记录型信号量需要一个等待链表来存放等待该信号量的进程控制块或进程号。

在本实验中，使用记录型信号量。

四、功能测试五．#include<stdio.h>#defineTRUE1#defineFALSE0#defineMAXPRI100#defineNIL-1struct{intid;charstatus;intnextwr;intpriority;}pcb[1];struct{intvalue;intfirstwr;}sem[2];charsavearea[1][3],addr;inti,s1,s2,seed,exe=NIL;init(){intj;for(j=0;j<1;j++){pcb[j].id=j;pcb[j].status='r';pcb[j].nextwr=NIL;printf("\nprocess%dpriority",j+1);scanf("%d",&i);pcb[j].priority=i;}sem[0].value=1;sem[0].firstwr=NIL;sem[1].value=1;sem[1].firstwr=NIL;for(i=1;i<1;i++)for(j=0;j<3;j++)savearea[i][j]='0';}floatrandom(){intm;if(seed<0)m=-seed;elsem=seed;seed=(24151*seed+11839)%64416;return(m/12565.0);}timeint(charaddr){floatx;x=random();if((x<0.11)&&(exe==0))return(FALSE);if((x<0.66)&&(exe==1))return(FALSE);if((x<1.0)&&(exe==2))return(FALSE);savearea[exe][0]=i;savearea[exe][1]=addr;pcb[exe].status='t';printf("Timessilceinterrupt'\nprocess%denterintoready.\n",exe+1); exe=NIL;return(TRUE);}find(){intj,pd=NIL,w=MAXPRI;for(j=0;j<1;j++)if(pcb[j].status=='r')if(pcb[j].priority<w){w=pcb[j].priority;pd=j;}if(pd==NIL)for(j=0;j<1;j++)if(pcb[j].status=='t')if(pcb[j].priority<w){w=pcb[j].priority;pd=j;}return(pd);}scheduler(){intpd;if((pd=find())==NIL&&exe==NIL)return(NIL);if(pd!=NIL){if(exe==NIL){pcb[pd].status='e';exe=pd;printf("process%disexecuting.\n",exe+1);}elseif(pcb[pd].priority<pcb[exe].priority){pcb[exe].status='r';printf("process%denterintoready\n",exe+1);pcb[pd].status='e';exe=pd;printf("process%denterintoready\n",exe+1);}}i=savearea[exe][0];addr=savearea[exe][1];return(exe);}block(intse){intw;printf("process%disblocked\n",exe+1);pcb[exe].status='w';pcb[exe].nextwr=NIL;if((w=sem[se].firstwr)==NIL)sem[se].firstwr=exe;else{while(pcb[w].nextwr!=NIL)w=pcb[w].nextwr;pcb[w].nextwr=exe;}}p(intse,charad){if(--sem[se].value>=0)return(FALSE);block(se);savearea[exe][0]=i;savearea[exe][1]=ad;exe=NIL;return(TRUE);}wakeup(intse){intw;w=sem[se].firstwr;if(w!=NIL){sem[se].firstwr=pcb[w].nextwr;pcb[w].status='r';printf("process%diswakenup\n",w+1);}}v(intse,charad){if(++sem[se].value>0)return(FALSE); wakeup(se);savearea[exe][1]=ad;savearea[exe][0]=i;return(TRUE);}eexit(intn){pcb[n].status='c';printf("process%discompleted!\n",n+1); exe=NIL;}processl(){if(addr=='a')gotoa1;if(addr=='b')gotob1;if(addr=='c')gotoc1;if(addr=='d')gotod1;if(addr=='e')gotoe1;if(addr=='f')gotof1;for(i=1;i<6;i++){printf("process1callsPonthesemaphore1\n");if(p(0,'a'))break;a1:printf("process1isexecutinginthecreticalsection1\n");if(timeint('b'))break;b1:printf("s1=%d\n",++s1);printf("process1callsV onsemaphorelandquitcreticalsection1\n"); if(v(0,'c'))break;c1:printf("process1callsPonesemaphorel2\n");if(p(1,'d'))break;d1:printf("process1isexectingcreticalsection2\n");if(timeint('e'))break;e1:printf("s2=%d\n",++s2);printf("process1callsV onsemaphore2andquitcreticalsection2\n"); if(v(1,'f'))break;f1:printf("process1cyclecount=%d\n",i);}if(i<6)return;eexit(0);}process2(){if(addr=='a')gotoa2;if(addr=='b')gotob2;if(addr=='c')gotoc2;if(addr=='d')gotod2;if(addr=='e')gotoe2;if(addr=='f')gotof2;for(i=1;i<6;++i){printf("process2callsPonthesemaphore2\n");if(p(1,'a'))break;a2:printf("process2isexecutinginthecreticalsection2\n");if(timeint('b'))break;b2:printf("s2=%d\n",++s2);printf("process2callsV onsemaphore2andquitcreticalsection2.\n"); if(v(1,'c'))break;c2:printf("process2callsPonesemaphore1.\n");if(p(0,'d'))break;d2:printf("process2isexectingcreticalsection1.\n");if(timeint('e'))break;e2:printf("s1=%d\n",++s1);printf("process2callsV onsemaphore1andquitcreticalsection1.\n"); if(v(0,'f'))break;f2:printf("process2cyclecount=%d\n",i);}if(i<6)return;eexit(1);}process1(){if(addr=='a')gotoa1;if(addr=='b')gotob1;if(addr=='c')gotoc1;for(i=1;i<6;++i){printf("process1,callsPonsemaphore2\n");if(p(1,'a'))break;///*process1isbiocked*/a1:printf("process1isexeccutingonitscreticalsection\n");if(timeint('b'))break;b1:printf("s2=%d\n",++s2);printf("process1callsV onsemapore2andquitcreticalsection\n");if(v(1,'c'))break;//*wakeupabiockedprocess*/c1:printf("process1cyciencount=%d\n",i);}if(i<6)return;eexit(2);}main(){intk;printf("****processmanagement****\n\n");init();printf("s1=%d,s2=%d\n",s1,s2);printf("process1,process2,process1areallinready!\n");for(;;)if((k=scheduler())!=NIL)switch(k){case0:process1();break;case1:process2();break;case2:process1();break;default:printf("processidentifererror\n");break;}elsebreak;printf("s1=%d,s2=%d\n",s1,s2);printf("\n****END****\n"); }。

PV原语操作

用信号量机制来解决进程的同步与互斥：PV操作首先确定进程间的关系，然后确定信号量及其值。

判断进程间是否互斥的关键：看进程间是否共享某一公有资源，一个公有资源与一个信号量相对应。

确定信号量的值是一个关键点，它代表了可用资源实体数。

举例：票大厅容纳的人数限制为20人，少于20人时购票者可以进入，否则要在厅外等候。

进程间是同步时：是否存在合作关系，是否需要互通消息首先判断进程间的关系为同步的，且为各并发进程设置私有信号量，然后为私有信号量赋初值，最后利用PV原语和私有信号量规定各进程的执行顺序。

举例：公交车上司机与售票员的行为，司机到站停车后，售票员方可开门，售票员关门后，司机方可开车。

进程同步应用示例讲解：1桌上有一个盘子，可以存放一个水果。

父亲总是把苹果放在盘子中，母亲总是把香蕉放在盘子中；一个儿子专等吃盘中的香蕉，一个女儿专等吃盘中的苹果。

1）系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？2）这些进程间有什么样的相互制约关系?3）用P，V操作写出这些进程的同步算法(注：标明信号量的含义)。

1）需要四个进程进程描述：Father：父亲放置苹果的进程；Mother：母亲放置香蕉的进程；Son：儿子吃香蕉的进程；Daughter：女儿吃苹果的进程。

分析：四人公用一个盘子；盘子每次只能放一个水果，当盘子为空时，父母均可尝试放水果，但一次只能有一人成功；盘中是香蕉，儿子吃，女儿等；盘中是苹果，女儿吃，儿子等。

2）进程之间既有互斥又有同步关系。

Father进程和Mother进程要互斥的向盘中放水果，应设置一互斥信号量dish，初值为1，表示盘子为空；Father进程要设置同步信号量apple，用于给Daughter进程传送消息，初值为0，表示还没有消息产生，即没有放苹果；相应Daughter进程也要向父、母进程传送盘子为空的消息。

Mother进程要设置同步信号量banana，用于给Son进程传送消息，初值为0，表示还没有消息产生，即没有放香蕉。

操作系统复习题(2)及答案

一．名词解释抢占式进程调度进程状态系统调用中断响应线程联想存储器死锁通道地址重定位高速缓存可再入程序抖动索引文件作业控制块目录项设备驱动程序虚存逻辑空间物理空间二．填空题1．现代操作系统的两个最基本的特征是（），（），（）和（）2．操作系统是计算机系统中的一个（），它管理和控制计算机系统中的（）3．允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（），允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（），计算机系统能及时处理过程控制数据并做出响应的操作系统称为（）。

4．用户与操作系统之间的接口主要分为（）和（）两类。

5．进程控制块的初始化工作包括（），（）和（）。

6．在操作系统中引入线程概念的主要目的是（）。

7．程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特性，分别是：（），（）和（）。

8．进程是一个程序对某个数据集的（）。

9．如果系统有N个进程，则在等待队列中进程的个数最多可为（）个。

10．在操作系统中，不可中断执行的操作称为（）。

11．如果信号量的当前值为-4，则表示（）。

12．在有M个进程的系统中出现死锁时，死锁进程的个数K应该满足的条件是（）。

13．不让死锁发生的策略可以分为静态和动态的两种，死锁避免属于（）。

14．若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择（）进程调度算法。

15．在进程中，访问（）的代码称为临界区。

为保证进程（）使用临界区，应在进程的临界区前设置（），在临界区后设置（）。

16．在采用请求分页式存储管理的系统中，地址变换可能会因为（），（），和（）等原因而产生中断。

17．在可变分区存储管理中，分区的保护通常采用（）和（）两种方式。

18．在分区分配算法中，首次适应算法倾向于优先利用内存中（）部分的空闲分区，从而保留了（）部分的大空闲区。

19．不让死锁发生的策略可以分为静态和动态的两种，死锁避免属于（）。

20．若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择（）进程调度算法。

21．缓冲区由（）和（）组成？22．进行设备分配时所需的数据表格主要由（），（），（）和（）等。

实验三 P、V 原语的模拟实现

实验三 P、V 原语的模拟实现
实验三中的P、V原语是用于实现进程同步的机制，其中P原语用于申请资源，V原语用于释放资源。

下面是P、V原语的模拟实现：
1. P原语的模拟实现：
```python
def P(semaphore):
semaphore -= 1
if semaphore < 0:
# 当前进程需要等待资源
# 将当前进程加入等待队列
# 进程挂起，等待资源可用时再唤醒
block_process()
```
2. V原语的模拟实现：
```python
def V(semaphore):
semaphore += 1
if semaphore <= 0:
# 释放资源后，唤醒等待队列中的一个进程
wakeup_process()
```
在实现中，semaphore是一个整数变量，用于表示资源的数量或者可用性。

当semaphore大于等于0时，表示资源可用；当semaphore小于0时，表示有进程正在等待资源。

P原语的实现中，首先对semaphore进行减1操作，表示当前进程申请一个资源。

如果semaphore小于0，表示资源不足，当前进程
需要等待。

此时，将当前进程加入等待队列，并挂起进程，等待资源可用时再唤醒。

V原语的实现中，首先对semaphore进行加1操作，表示当前进程释放一个资源。

如果semaphore小于等于0，表示有进程正在等待资源。

此时，唤醒等待队列中的一个进程，使其可以继续执行。

以上是P、V原语的简单模拟实现，具体的实现方式可能因不同的编程语言和操作系统而略有差异。

pv原语

25
main( ) { cobegin P1( ); P2( ); P3( ); P4( ); P5( ); P6( ); coend }
26
P1( ) { …… V(f1); V(f1); } P2( ) { P(f1); …… V(f2); V(f2); }
P3( ) { P(f1); …… V(f3); }
9
进程同步机制的准则:
①空闲让进：当无进程处于临界区时，必须让一个要求进入它的临界区的进程立即进入，以提高临界资源的利用率。 ②忙则等待：当已有进程处于临界区时，其他试图进入自己临界区的进程必须等待，以保证它们互斥地进入临界区。 ③让权等待：对于等待进入临界区的进程而言，它必须立即释放处理机，以避免进程"忙等"而降低CPU的效率。 ④有限等待：对要求进入临界区的进程，应在有限时间内进入，以免陷入"死等"。
P4( ) { P(f2); …… V(f4); }
27
P1
P2
P3
P4
P5
P6
28
P5( ) { P(f2); …… V(f5); }
P6( ) { P(f3); P(f4) P(f5); …… }
29
练习：下图是6个进程的前趋图。用P、V操作实现进程的同步
P2 P1
P5
P4
P3
P6
30

11
3.2 进程同步与互斥
进程同步实例1：典型的同步例子是公共汽车上司机与售票员的合作：
只有当售票员关门之后司机才能启动车辆，只有司机停车之后售票员才能开车门。司机和售票员的行动需要一定的协调。同样地，两个进程之间有时也有这样的依赖关系，因此我们也要有一定

操作系统复习题(2)及答案

4．用户与操作系统之间的接口主要分为（）和（）两类。

5．进程控制块的初始化工作包括（），（）和（）。

6．在操作系统中引入线程概念的主要目的是（）。

7．程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特性，分别是：（），（）和（）。

8．进程是一个程序对某个数据集的（）。

9．如果系统有N个进程，则在等待队列中进程的个数最多可为（）个。

10．在操作系统中，不可中断执行的操作称为（）。

11．如果信号量的当前值为-4，则表示（）。

12．在有M个进程的系统中出现死锁时，死锁进程的个数K应该满足的条件是（）。

13．不让死锁发生的策略可以分为静态和动态的两种，死锁避免属于（）。

14．若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择（）进程调度算法。

15．在进程中，访问（）的代码称为临界区。

为保证进程（）使用临界区，应在进程的临界区前设置（），在临界区后设置（）。

16．在采用请求分页式存储管理的系统中，地址变换可能会因为（），（），和（）等原因而产生中断。

17．在可变分区存储管理中，分区的保护通常采用（）和（）两种方式。

18．在分区分配算法中，首次适应算法倾向于优先利用内存中（）部分的空闲分区，从而保留了（）部分的大空闲区。

19．不让死锁发生的策略可以分为静态和动态的两种，死锁避免属于（）。

20．若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择（）进程调度算法。

21．缓冲区由（）和（）组成22．进行设备分配时所需的数据表格主要由（），（），（）和（）等。

PV原语实现进程的互斥和同步

进程的互斥和同步进程同步：主要源于进程合作，是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系。

为进程之间的直接制约关系。

在多道环境下，这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的。

如：相互合作的两个进程之间需要在某些确定点协调它们的工作，一个进程到达了该点后，除非另一进程已经完成了某些操作，否则就不得不停下来，等待这些操作的完成。

这就是进程间的同步。

进程互斥：主要源于资源共享，是进程之间的间接制约关系。

在多道系统中，两个进程由于不能同时使用同一临界资源，只能在一个进程使用完了，另一进程才能使用，这种现象称为进程间的互斥。

同步的主要特征是：一个进程在某一点上等待另一进程提供信息，两进程之间存在直接制约关系，其表现形式为进程—进程。

互斥的主要特征是争用资源，两进程间存在间接制约关系，其表现形式是进程—资源—进程设备同步：概括来讲，就是有两个数据源，最初它们的数据都是一样的。

若一个数据源的数据经过添加、修改、删除等操作发生了改变，那么为了使两个数据源的数据保持一致，即让一个数据源数据的改变反映到另一个上，就必须进行一个让两个数据源的数据保持一致的操作，这个操作就叫“同步”。

同步操作结束之后，两个设备上的数据就完全一致了，处于“同步”状态。

进程同步是进程之间直接的相互作用，是合作进程间有意识的行为。

典型的例子是公共汽车上司机与售票员的合作。

只有当售票员关门之后司机才能启动车辆，只有司机停车之后售票员才能开车门。

司机和售票员的行动需要一定的协调。

同样地，两个进程之间有时也有这样的依赖关系，因此我们也要有一定的同步机制保证它们的执行次序。

信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。

每个信号量至少须记录两个信息：信号量的值和等待该信号量的进程队列。

对一个信号量变量可以进行两种原语操作：p操作和v操作。

p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。

如果将信号量看作共享变量，则pv 操作为其临界区，多个进程不能同时执行。

实验三P、V原语的模拟实现

实验三 P、V原语的模拟实现一、实验实现与测试创建的信号量显示。

将信号量s0分配给进程0，等待队列为空。

进程1申请信号量s0，s0被进程0占用，则进程1进入等待队列进程号2也申请信号量s0，将进入等待队列。

将信号量s0释放后，进程号1将占用信号量s0。

当进程号3申请不存在的信号量s5时，显示信号量不存在的提示。

当一个不存在的进程号申请信号时，显示进程号不存在的提示。

三、主要函数功能说明：down(char* sname, int pid)函数功能说明如下：传入第一个参数为信号量名，第二个参数为申请该信号量的进程号，首先检查要申请的信号量是否存在，如果不存在，显示提示信息；如果存在，则再检查进程号是否存在，如果不存在，显示提示信息；如果存在，检查信号量是否被占用，如果被占用，则将进程号加入等待队列；如果没有被占用，则将该信号量分配给等待队列的下一个进程。

up(char* sname)函数：将被占用信号量释放，如果该信号量存在等待队列，则将其继续分配给等待队列的下一个进程。

四、代码实现void down(char * sname,int pid){int fflag,pflag;pnode *p,*p1;semphore *s;fflag=0;pflag=0;int i;for(i=0; i<5; i++)if(!strcmp(sem[i].name,sname))//find semaphore by name{s=&sem[i];fflag=1;break;}for(i=0; i<20; i++) //find pcb by pidif(pr[i]->node->pid == pid){p1 = pr[i];pflag=1;break;}if(!fflag) //semaphore is not exist{cout<<"The senphore "<<sname<<" is not exist!"<<endl;return;}if(!pflag) //pid is not exist{cout<<"The process "<<pid<<" is not exist!"<<endl;return;}s->count--; //semaphore! s value -1if(s->count>=0) //this pcb get the semaphores->curpid = p1->node->pid;else{if(s->wlist) //the link is not NULL, add the pcb to the last {for(p=s->wlist; p->next; p=p->next);p->next=p1;}else //this pcb is the first pcb be added to the down list s->wlist=p1;}}void up(char *sname){int fflag=0;int i;for(i=0; i<5; i++)if(!strcmp(sem[i].name,sname)) //find the semaphore by name {fflag=1;break;}if(fflag) //find it{sem[i].count++;if(sem[i].wlist) //there are processes in the down list{sem[i].curpid = sem[i].wlist->node->pid;sem[i].wlist = sem[i].wlist->next;}}elsecout<<"The semphore "<<sname<<" is not exist!"<<endl;}void showdetail(){int i;pnode *p;cout<<endl;for(i=0; i<5; i++){if(sem[i].count<=0){cout<<sem[i].name<<"(current_process"<<sem[i].curpid<<")";p=sem[i].wlist;cout<<" 等待进程队列：";while(p){cout<<p->node->pid<<" ";p=p->next;}cout<<endl;}elsecout<<sem[i].name<<endl; }}。

信号量及P、V原语教学模型的研究

信号量及P、V原语教学模型的研究摘要：操作系统是计算机专业的核心课程，其中进程的同步与互斥问题是操作系统中的重要内容。

信号量、PV原语是实现进程的同步与互斥的重要手段，也是操作系统教学中的一个难点与重点。

本文通过设计一个模拟场景帮助学生正确理解和掌握信号量、PV原语。

关键词：操作系统，信号量，P原语，V原语Research on Semaphore and PV Primitive teaching modelPengBin JiangqiFeng( Guizhou University Middlebury College information departmentGuizhou Guuiyang 550025 )Abstract： Operating System(OS) is a core course of Computer Science major, ofwhich synchronization and mutual exclusion of its process is of great importance. Semaphore and PV Primitive are important means in realizing Process synchronization and mutual exclusion., which are also difficult and focal points in Operating System Teaching. This article will help learners properly understand and handle Semaphoreand PV Primitive by designing a simulated scene.Keywords: OS，semaphore ，P primitive,，V primitive0前言信号量（semaphore）是用来解决进程同步与互斥问题的机制，包括一个称为信号量的变量及对它进行的PV原语操作，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，PV操作属于进程的低级通信，其核心就是一段不可分割不可中断的程序。

PV原语操作详解

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。

其核心就是一段不可分割不可中断的程序。

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。

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操作对于每一个进程来说，都只能进行一次，而且必须成对使用。

在PV原语执行期间不允许有中断的发生。

---------------------------------------------具体PV原语对信号量的操作可以分为三种情况：1) 把信号量视为一个加锁标志位，实现对一个共享变量的互斥访问。

基于PV原语的进程同步与互斥问题分析

基于PV原语的进程同步与互斥问题分析
张雪亚
【期刊名称】《光盘技术》
【年(卷),期】2009(000)006
【摘要】本文讨论了操作系统进程并发管理中的同步和互斥问题,并在分析的基础上引入P、V原语,用来描述进程操作。

为了说明问题,分别给出了用P、V原语描述进程同步和互斥的典型实例。

【总页数】2页(P)
【作者】张雪亚
【作者单位】宝鸡文理学院计算机科学系
【正文语种】中文
【中图分类】TP316
【相关文献】
1.PV操作实现进程同步互斥问题的方法 [J], 王丽
2.PV操作实现进程同步互斥问题的方法 [J], 王丽
3.PV操作实现进程同步互斥的研究 [J], 马瑾利
4.PV操作实现进程同步互斥的研究 [J], 马瑾利
5.分布式操作系统中操作原语的应用——谈谈互斥与条件同步在P、V操作中的区别及如何运用P、V操作原语实行n个进程同步 [J], 肖汉奇
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