PV操作信号量

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操作系统信号量与PV操作

操作系统信号量与PV操作

操作系统信号量与PV操作操作系统中的信号量是一种并发控制机制,用于对进程间共享的资源进行同步和互斥操作。

PV操作(也称为P操作和V操作)是信号量的两个基本操作,用于实现对信号量的减操作和增操作。

下面将详细介绍信号量和PV操作的概念、原理和应用。

一、信号量的概念:信号量是一种用于进程间通信和同步的工具,通过对信号量的操作来实现对共享资源的控制。

信号量的初值为非负整数,可以看作是一个计数器。

信号量的值表示可用资源的数量,当值大于0时表示有可用资源,当值为0时表示没有可用资源,当值小于0时表示有进程等待资源。

二、PV操作的原理:PV操作是对信号量进行加减操作,具体含义如下:1. P操作(wait操作):当进程需要使用一个资源时,首先执行P 操作。

P操作将信号量的值减1,如果值小于0,则进程被阻塞,等待资源的释放。

2. V操作(signal操作):当进程使用完一个资源后,需要释放资源,此时执行V操作。

V操作将信号量的值加1,如果值小于等于0,则唤醒等待资源的进程。

三、应用场景:信号量和PV操作在许多操作系统中被广泛应用,常见的应用场景如下:1.进程同步:信号量用于控制多个进程的执行顺序和互斥访问共享资源,确保进程间的顺序执行和资源的正确访问。

例如多个进程需要按照一定的顺序执行,可以使用信号量控制进程的执行顺序;多个进程需要互斥地访问一些共享资源,可以使用信号量进行同步。

2.互斥锁:信号量可以用于实现互斥锁,防止多个进程同时访问临界区。

通过将信号量初值设为1,并在进程需要访问临界区时执行P操作,实现对临界区的互斥访问。

3.生产者-消费者问题:信号量可以用于解决生产者-消费者问题,其中生产者和消费者共享一个有限大小的缓冲区。

通过定义两个信号量,一个表示空缓冲区的数量,一个表示满缓冲区的数量,可以实现生产者和消费者的同步和互斥访问。

4.读者-写者问题:信号量可以用于解决读者-写者问题,其中多个读者可以同时读取共享资源,但只有一个写者能够写入共享资源。

3.3信号量及其操作

3.3信号量及其操作
还会出现生产者进程无法正常唤醒消费者进程的情况, 导致缓冲区满,所有进程睡眠。
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一、同步与同步机制 (6)
出现错误结果的原因在于各个进程访问缓冲区的 速率不同,要得到正确结果,需要调整并发进程的速 度,这需要通过在进程间交换信号或消息来调整相互 速率,达到进程协调运行的目的。这种协调过程称为 进程同步。 操作系统实现进程同步的机制称为同步机制,它 通常由同步原语组成。
信号量的值(-2)
信号量队列指针10 Nhomakorabea二、信号量及其操作 (4)
原语是操作系统内核中执行时不可中断的过程,即 原子操作。 Dijkstra发明了两个信号量操作原语:P操作原语和V 操作原语(荷兰语中“测试(Proberen)”和“增量 (Verhogen)”的头字母)。常用的其他符号有: wait和signal;up和down;sleep和wakeup等。 利用信号量和 P、 V操作既可以解决并发进程的竞争 互斥问题,又可以解决并发进程的协作同步问题。
12
二、信号量及其操作 (6)
信号量按其取值分为2种:
(1) 二元信号量:仅允许取值为 0 或1 ,主要用于解决 进程互斥问题;
(2)一般信号量:初值常常为可用资源数,可以大于1 多用来实现进程同步。
13
二、信号量及其操作 (7)
4.一般信号量 设s为一个记录型数据结构,一个分量为整型量value, 另一个为信号量队列queue, P和V操作原语定义: P(s);将信号量s减去l,若结果小于0,则调用P(s)的 进程被置成等待信号量s的状态。 V(s):将信号量s加1,若结果不大于0,则释放一个 等待信号量s的进程。
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一、同步与同步机制 (5)
需要注意:生产者进程和消费者进程分别有多个,生 产者进程与生产者进程之间、消费者进程与消费者进 程之间、生产者进程与消费者进程之间均存在资源竞 争,如果它们顺序执行,则结果是正确的,但在并发 执行时就会出现差错。 例如,多个生产者进程可能向同一个缓冲区中投入产 品;

信号量及其pv操作的物理意义

信号量及其pv操作的物理意义

一、概述信号量是操作系统中用于进程同步与互斥的一种重要机制。

它可以控制对共享资源的访问,保证多个进程在共享资源上的互斥访问,并且通过对信号量进行操作来实现进程的同步。

pv操作是信号量的重要操作之一,它可以控制信号量的值,并且在实现互斥、同步等功能时起到关键作用。

本文将探讨信号量及其pv操作的物理意义。

二、信号量的物理意义1. 信号量的基本概念信号量是由Dijkstra在1968年提出的一种同步机制,它是一个整型变量,用于对共享资源的访问进行控制。

信号量可以有两种类型:二进制信号量和计数信号量。

二进制信号量只能取0或1两个值,用于互斥操作。

计数信号量可以取多个非负整数值,用于资源管理。

信号量的物理意义在于通过对其进行操作来保证对共享资源的合理访问。

2. 信号量的物理意义当一个进程需要访问一个共享资源时,它首先要检查信号量的值。

如果信号量的值大于0,则进程可以访问该资源,同时将信号量的值减1,表示该资源被占用。

如果信号量的值等于0,则表示资源已被占用,进程需要等待,直至信号量的值大于0。

当进程释放资源后,需要将信号量的值加1,以通知其他等待进程资源可用。

这种对信号量进行加减操作的过程就是pv操作。

三、pv操作的物理意义1. pv操作的基本概念pv操作是对信号量进行操作的关键手段,它包括P操作和V操作两种。

P操作用于申请共享资源,V操作用于释放共享资源。

具体来说,P操作会将信号量的值减1,代表占用资源;而V操作会将信号量的值加1,代表释放资源。

这两种操作是互逆的,可以有效地控制对共享资源的访问。

2. pv操作的物理意义从物理意义上来讲,P操作和V操作影响着系统中的进程调度和资源分配。

当一个进程执行P操作时,它在获取资源之前会检查信号量的值,如果信号量的值大于0,即资源可用,进程会将信号量的值减1,表示资源被占用。

如果信号量的值等于0,则进程需要等待,直至信号量的值大于0。

而当一个进程执行V操作时,它会释放占用的资源,将信号量的值加1,以通知其他等待进程资源已经释放。

信号量地PV操作(例题)

信号量地PV操作(例题)

???信号量的PV操作是如何定义的?试说明信号量的PV操作的物理意义。

参考答案:P(S):将信号量S减1,若结果大于或等于0,则该进程继续执行;若结果小于0,则该进程被阻塞,并将其插入到该信号量的等待队列中,然后转去调度另一进程。

V(S):将信号量S加1,若结果大于0,则该进程继续执行;若结果小于或等于0,则从该信号量的等待队列中移出一个进程,使其从阻塞状态变为就绪状态,并插入到就绪队列中,然后返回当前进程继续执行。

PV操作的物理含义:信号量S值的大小表示某类资源的数量。

当S>0时,其值表示当前可供分配的资源数目;当S<0时,其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。

每执行一次P操作,S值减1,表示请求分配一个资源,若S≥0,表示可以为进程分配资源,即允许进程进入其临界区;若S<0,表示已没有资源可供分配,申请资源的进程被阻塞,并插入S的等待队列中,S的绝对值表示等待队列中进程的数目,此时CPU将重新进行调度。

每执行一次V操作,S值加1,表示释放一个资源,若S>0,表示等待队列为空;若S≤0,则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程,于是唤醒其中一个进程,并将其插入就绪队列。

无论以上哪种情况,执行V操作的进程都可继续运行。

1、设公共汽车上,司机和售票员的活动分别是:司机的活动:启动车辆;正常行车;到站停车;售票员的活动:关车门;售票;开车门;在汽车不断地到站、停车、行驶过程中,这两个活动有什么同步关系?用P、V操作实现它们的同步。

设两个信号量S和C,初值为S=0;C=0;司机: L1:正常行车售票员: L2:售票到站停车 P(S)V(S)开车门P(C)关车门启动开车 V(C)GO TO L1 GO TO L22、请用PV操作实现他们之间的同步关系:(1)桌上一个盘子,只能放一只水果。

爸爸放苹果,妈妈放桔子,儿子只吃桔子,女儿只吃苹果。

(2)桌上一个盘子,只能放一只水果。

信号量和pv操作

信号量和pv操作

在计算机操作系统中,PV操作是进程管理中的难点。

首先应弄清PV操作的含义:PV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;否则该进程置为等待状态,排入等待队列。

V(S):①将信号量S的值加1,即S=S+1;②如果S>0,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量的进程。

PV操作的意义:我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。

PV操作属于进程的低级通信。

什么是信号量?信号量(semaphore)的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程。

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,信号量的值仅能由PV操作来改变。

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,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运行下去。

利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是:进程P1 进程P2 ……进程Pn………………P(S);P(S);P(S);临界区;临界区;临界区;V(S);V(S);V(S);……………………其中信号量S用于互斥,初值为1。

使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是:(1)每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现,先做P操作,进临界区,后做V操作,出临界区。

若有多个分支,要认真检查其成对性。

(2)P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部,临界区的代码应尽可能短,不能有死循环。

(3)互斥信号量的初值一般为1。

利用信号量和PV操作实现进程同步PV操作是典型的同步机制之一。

信号量 p、v操作,利用信号量实现互斥的方法-概述说明以及解释

信号量 p、v操作,利用信号量实现互斥的方法-概述说明以及解释

信号量p、v操作,利用信号量实现互斥的方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述信号量(Semaphore)是一种重要的同步工具,在并发编程中起到了关键的作用。

它是由荷兰计算机科学家艾兹赫尔·迪科斯彻兹于1965年提出的。

信号量可以用于控制对共享资源的访问,实现进程或线程之间的互斥和同步。

在计算机系统中,多个进程或线程可能需要同时访问某个共享资源,这时就会引发竞争条件(Race Condition)问题。

竞争条件会导致数据不一致性和程序错误,为了解决这个问题,需要引入互斥机制来保证共享资源在任意时刻只能被一个进程或线程访问。

信号量的引入能够有效地解决互斥问题。

它通过一个计数器来控制对共享资源的访问。

这个计数器被称为信号量的值,其可以是一个非负整数。

当信号量的值大于等于0时,表示共享资源可用,进程可以继续访问。

当信号量的值小于0时,表示共享资源不可用,进程需要等待其他进程释放该资源后才能继续访问。

信号量的实现依赖于两个操作:P(Proberen)和V(Verhogen)。

P操作用于申请共享资源,即进程想要对共享资源进行访问时,必须先进行P操作。

如果信号量的值大于等于1,即资源可用,那么P操作会将信号量的值减1,并允许进程继续访问共享资源。

如果信号量的值小于1,即资源不可用,那么进程就需要等待。

V操作用于释放共享资源,即进程访问完共享资源后,必须进行V操作,将信号量的值加1,以便其他进程可以访问该资源。

利用信号量实现互斥的方法,就是通过对共享资源进行P和V操作,来控制对资源的访问。

在访问共享资源之前,进程需要先执行P操作锁定资源,访问完毕后再执行V操作释放资源。

这样就能够保证在任意时刻只有一个进程能够访问共享资源,实现了互斥。

总结起来,信号量是一种重要的同步工具,通过P和V操作可以实现对共享资源的互斥访问。

利用信号量实现互斥的方法可以有效地解决竞争条件问题,保证数据的一致性和程序的正确性。

信号量与PV操作

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

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操作是在什么上的操作

pv操作是在什么上的操作

pv操作是在什么上的操作PV操作是在计算机领域中,特指对计算机内存中的共享变量进行操作的一种方法。

在并发编程中,多个线程或进程可以同时访问和修改同一个共享变量,为确保数据的一致性和正确性,需要使用PV 操作来对共享资源进行操作和同步。

PV是指操作系统中的两个基本原语:P(Proberen)和V (Verhogen)。

P操作用于申请资源,V操作用于释放资源。

这两个操作可以用于对互斥锁、信号量、条件变量等共享资源进行操作和同步。

互斥锁是一种常见的同步机制,用于保护共享变量的访问。

当一个线程需要访问或修改共享变量时,首先需使用P操作对互斥锁进行加锁,然后执行相应的操作,最后使用V操作对互斥锁进行解锁,释放对共享变量的访问权。

这样可以保证在任意时刻,只有一个线程能够对共享变量进行访问,避免了多个线程同时读写造成的数据不一致性和错误。

信号量是另一种常用的PV操作,它用于控制多个线程之间的访问顺序和并发量。

信号量可以分为二进制信号量和计数信号量两种形式。

二进制信号量只具有两种状态(0和1),用于实现互斥锁的功能;计数信号量可以有多个状态,用于控制多个线程的并发量。

线程在访问共享资源前,需要使用P操作申请信号量资源,当信号量资源为0时,线程会被阻塞,直到资源可用;当线程完成对共享资源的访问后,需要使用V操作释放信号量资源,以供其他线程使用。

条件变量是一种特殊的PV操作,它用于线程之间的等待和唤醒机制。

当一个线程需要等待某个条件满足时,可以使用条件变量进行等待操作;当另一个线程满足条件后,可以使用V操作来唤醒等待的线程。

条件变量通常与互斥锁配合使用,确保在等待和唤醒过程中对共享资源的访问是安全的。

PV操作在操作系统和并发编程中扮演了重要的角色,它是保证多线程或多进程之间同步和互斥的基本手段。

通过合理使用PV操作,可以有效避免资源竞争和数据不一致的问题,提高并发程序的正确性和性能。

总结起来,PV操作是一种对计算机内存中共享变量进行操作和同步的方法。

计算机操作系统pv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。

操作系统pv操作

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。

信号量与PV操作

信号量与PV操作

哲学家吃通心面问题 问题
有五个哲学家围坐在一圆桌旁, 有五个哲学家围坐在一圆桌旁 , 桌中央 有一盘通心面, 每人面前有一只空盘于, 有一盘通心面 , 每人面前有一只空盘于 , 每两人之间放一把叉子。 每个哲学家思 每两人之间放一把叉子 。 饥饿、 然后吃通心面。 为了吃面, 考 、 饥饿 、 然后吃通心面 。 为了吃面 , 每个哲学家必须获得两把叉子, 每个哲学家必须获得两把叉子 , 且每人 只能直接从自己左边或右边去取叉子
记录型信号量与PV操作 记录型信号量与PV操作
推论1 若信号量s为正值, 推论 1 : 若信号量 s 为正值 , 则该值等于在封 锁进程之前对信号量s可施行的P操作数、 锁进程之前对信号量 s 可施行的 P 操作数 、 亦 等于s 等于s所代表的实际还可以使用的物理资源数 推论2 若信号量s为负值, 推论 2 : 若信号量 s 为负值 , 则其绝对值等于 登记排列在该信号量s 登记排列在该信号量s队列之中等待的进程个 亦即恰好等于对信号量s实施P 数 、 亦即恰好等于对信号量 s 实施 P 操作而被 封锁起来并进入信号量s 封锁起来并进入信号量s队列的进程数 推论3 通常, 操作意味着请求一个资源, 推论3:通常,P操作意味着请求一个资源,V 操作意味着释放一个资源。在一定条件下, 操作意味着释放一个资源。在一定条件下,P 操作代表挂起进程操作, 操作代表挂起进程操作,而V操作代表唤醒被 挂起进程的操作
一个生产者一个消费者共享一个缓冲区
B : integer; sput:semaphore; sput:semaphore ; /* 可以使用的空缓冲区数 */ sget:semaphore; /* 缓冲区内可以使用的产品数 */ sput := 1; /* 缓冲区内允许放入一件产品 */ sget := 0; /* 缓冲区内没有产品 */ process producer process consumer begin begin L1: L2: product; produce a product ; P(sget); B; P(sput); product:= B ; product; B := product ; V(sput); product; V(sget); consume a product ; goto L1; goto L2; end; end;

PV操作详细解释

PV操作详细解释

s.value<0时,s.value的绝对值为s.queue中等待进程的个数;
2.PV原语
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,定义如下: procedure p(var s:samephore);
{
s.value=s.value-1;
由此也可以看到,信号量机制必须有公共内存,不能用于分布式操作系统,这是它最大的弱点。
V原语的主要操作是:
(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,则唤醒一阻塞在该信号量上的进程,然后再返回原进程继续执行或转进程调度。
if (s.value<0) asleep(s.queue);
}
procedure v(var s:samephore);
{
s.value=s.value+1;
if (s.value<=0) wakeup(s.queue);
典型理解偏差:
一,以V原语的1、2步来做,Sem不就永远大于0,那进程不就一直循环执行成为死循环了?
二,Sem大于0那就表示有临界资源可供使用,为什么不唤醒进程?
三,Sem小于0应该是说没有临界资源可供使用,为什么还要唤醒进程?
析疑: 一,P操作对sem减1的。P、V原语必须成对使用!从而不会造成死循环。 二,Sem大于0的确表示有临界资源可供使用,而且这个时候没有进程被阻塞在这个资源上,也就是说没有进程因为得不到这类资源而阻塞,所以没有被阻塞的进程,自然不需要唤醒。 三,V原语操作的本质在于:一个进程使用完临界资源后,释放临界资源,使Sem加1,以通知其它的进程,这个时候如果Sem<0,表明有进程阻塞在该类资源上,因此要从阻塞队列里唤醒一个进程来“转手”该类资源。 比如,有2个某类资源,三个进程A、B、C、D要用该类资源,最开始Sem=2,当A进入,Sem=1,当B进入Sem=0,表明该类资源刚好用完, 当C进入时Sem=-1,表明有一个进程被阻塞了,D进入,Sem=-2。当A用完该类资源时,进行V操作,Sem=-1,释放该类资源,而这时Sem<0,表明有进程阻塞在该类资源上,于是唤醒一个。

信号量与PV操作

信号量与PV操作

❖ void V(semaphore &s) {
❖ s.value++;
❖ if(s.value<=0)
❖ R(s.list);
❖}
一般信号量(3)
❖ 推论1:若信号量s为正值,则该值等于在封 锁进程之前对信号量s可施行的P操作数、亦 等于s所代表的实际还可以使用的物理资源数
❖ 推论2:若信号量s为负值,则其绝对值等于 登记排列在该信号量s队列之中等待的进程个 数、亦即恰好等于对信号量s实施P操作而被 封锁起来并进入信号量s队列的进程数
一般信号量(2)
❖ typedef struct semaphore {
❖ int value;
//信号量值
❖ struct pcb *list; //信号量队列指针
❖ };
❖ void P(semaphore &s) {

s.value--;

if(s.value<0)

W(s.list);
❖}
❖ while (true) {
//无限循环

{produce an item in nextp};//生产一个产品

if (counter==k) //缓冲满时,生产者睡眠

sleep(producer);

buffer[in]=nextp; //将一个产品放入缓冲区

in=(in+1)%k; //指针推进
生产者-消费者问题算法描述(3)
❖ process consumer(void) {
❖ while (true) { //无限循环
❖ if (counter==0) //缓冲区空,消费者睡眠

用信号量机制与pv操作解决进程同步互斥问题的方法

用信号量机制与pv操作解决进程同步互斥问题的方法

用信号量机制与pv操作解决进程同步互斥问题的方

使用信号量机制和PV操作可以解决进程同步互斥问题。

1、设定信号量:首先,内核设置一个或多个信号量变量,用来同步多个进程访问共享资源。

2、PV操作:当进程要进入临界区时,需要调用P(V)操作,先进行V(P)操作,使信号量变量的值加1或减1,如果当前的值大于0,则可以进入临界区,若当前值为0,则进程进入睡眠状态,直到信号量变量大于0才可进入临界区。

进程在临界区操作完成后,调用V(P)操作退出临界区,如果信号量变量的值小于等于0,则唤醒等待队列中的一个进程。

由此可以看出,在解决同步互斥问题的过程中,信号量机制和PV操作可以使进程安全地访问共享资源,而不会产生破坏性的冲突,这样可以保证系统的完整性,正确的运行。

信号量与PV操作课件39页PPT

信号量与PV操作课件39页PPT


{produce an item in nextp};//生产一个产品

if (counter==k) //缓冲满时,生产者睡眠

sleep(producer);

buffer[in]=nextp;//将一个产品放入缓冲区

in=(in+1)%k; //指针推进

counter++; //缓冲内产品数加1
{consume the item in nextc};//消耗产品

}
}
生产者-消费者问题的算法描述(4)
生产者和消费者进程对counter 的交替执行会使其结果不唯一
生产者和消费者进程的交替执 行会导致进程永远等待
竞争条件(Race Condition)
counter++ could be implemented as
register1 = counter register1 = register1 + 1 count = register1 counter-- could be implemented as
register2 = counter register2 = register2 - 1 counter = register2 Consider this execution interleaving with “counter = 5” initially: S0: producer execute register1 = counter {register1 = 5} S1: producer execute register1 = register1 + 1 {register1 = 6} S2: consumer execute register2 = counter {register2 = 5} S3: consumer execute register2 = register2 - 1 {register2 = 4} S4: producer execute counter = register1 {counter = 6 } S5: consumer execute counter = register2 {counter = 4}

信号量的PV操作(例题]

信号量的PV操作(例题]

???信号量的PV操作是如何定义的?试说明信号量的PV操作的物理意义。

参考答案:P(S):将信号量S减1,若结果大于或等于0,则该进程继续执行;若结果小于0,则该进程被阻塞,并将其插入到该信号量的等待队列中,然后转去调度另一进程。

V(S):将信号量S加1,若结果大于0,则该进程继续执行;若结果小于或等于0,则从该信号量的等待队列中移出一个进程,使其从阻塞状态变为就绪状态,并插入到就绪队列中,然后返回当前进程继续执行。

PV操作的物理含义:信号量S值的大小表示某类资源的数量。

当S>0时,其值表示当前可供分配的资源数目;当S<0时,其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。

每执行一次P操作,S值减1,表示请求分配一个资源,若S≥0,表示可以为进程分配资源,即允许进程进入其临界区;若S<0,表示已没有资源可供分配,申请资源的进程被阻塞,并插入S的等待队列中,S的绝对值表示等待队列中进程的数目,此时CPU将重新进行调度。

每执行一次V操作,S值加1,表示释放一个资源,若S>0,表示等待队列为空;若S≤0,则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程,于是唤醒其中一个进程,并将其插入就绪队列。

无论以上哪种情况,执行V操作的进程都可继续运行。

1、设公共汽车上,司机和售票员的活动分别是:司机的活动:启动车辆;正常行车;到站停车;售票员的活动:关车门;售票;开车门;在汽车不断地到站、停车、行驶过程中,这两个活动有什么同步关系?用P、V操作实现它们的同步。

设两个信号量S和C,初值为S=0;C=0;司机: L1:正常行车售票员: L2:售票到站停车 P(S)V(S)开车门P(C)关车门启动开车 V(C)GO TO L1 GO TO L22、请用PV操作实现他们之间的同步关系:(1)桌上一个盘子,只能放一只水果。

爸爸放苹果,妈妈放桔子,儿子只吃桔子,女儿只吃苹果。

(2)桌上一个盘子,只能放一只水果。

简述信号量和pv操作。

简述信号量和pv操作。

简述信号量和pv操作。

信号量是一种用于计数、测量和同步的线性代数结构。

它通常用于解决线性方程组和矩阵相关的问题。

本文将简要介绍信号量和pv操作,并探讨它们在实际应用中的重要性。

一、信号量的定义和特点信号量是一种线性代数结构,由一个元素和一个指向下一个元素的指针组成。

信号量的每个元素都可以用一个整数来表示,并且信号量的所有元素都是相等的。

信号量的主要特点包括:1. 可逆性:信号量是可逆的,即对于一个给定的信号量,存在一个逆信号量,使得逆信号量的每个元素等于原信号量的每个元素乘以一个常数。

2. 加法和减法运算法则:信号量的加法和减法运算法则都是稳定的,即对于任意两个信号量,它们的和和差都是相等的。

3. 指针操作:信号量可以使用指针操作进行访问和修改。

指针可以指向信号量的任何一个元素,或者指向一个空元素。

二、pv操作的定义和特点pv操作是一种用于对信号量进行计数和测量的操作。

它由一个信号量和一个整数数组组成。

pv操作的主要特点包括:1. 计数和测量的精度:pv操作可以根据整数数组中的值进行精确的计数和测量。

2. 可以处理多个信号量:pv操作可以同时处理多个信号量,并且可以将它们进行并行计算。

3. 可以处理动态数据:pv操作可以处理动态数据,例如图像和音频信号,因为它们通常是动态的。

三、信号量和pv操作的应用信号量和pv操作在实际应用中具有广泛的应用,包括:1. 求解线性方程组:信号量可以用于求解线性方程组,例如y = mx + b,其中m和b是系数矩阵和常数矩阵,x是未知数。

pv操作可以用于测量未知数的值,从而进一步求解方程组。

2. 图像处理:pv操作可以用于对图像进行计数和测量,例如对图像中的像素进行计数,以确定图像的大小和分辨率。

3. 音频处理:pv操作可以用于对音频信号进行计数和测量,例如对音频中的每个频率进行计数,以确定音频的频率和音高。

4. 并行计算:信号量可以用于并行计算,从而加快计算速度。

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PV操作信号量
20090344010 朱凯软(1)
实验目的:模拟哲学家吃通心面和生产者和消费者的问题实验内容:
代码:
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
namespace信号量
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Problems p = new Problems();
while (true)
{
Console.WriteLine("Input a problem : \n\t1.哲学家吃心面问题\n\t2.消费者生产者问题");
int n = int.Parse(Console.ReadLine());
p.Play(n);
}
}
}
class Problems
{
#region PV操作
///<summary>
///信号量
///</summary>
class Semaphore
{
///<summary>
///等待句柄,用来协调线程的阻塞和激活
///</summary>
public EventWaitHandle handle;
public Semaphore(int value,string name)
{
Value[0] = value;
Name = name;
handle = new EventWaitHandle(false , EventResetMode.AutoReset);
}
public string Name;
public int[] Value = { 0 };
public Queue<Thread> Threads = new Queue<Thread>();
}
void P(Semaphore s)
{
lock(s.Value) s.Value[0]--;
if (s.Value[0] < 0)
{
Thread t = Thread.CurrentThread;
lock(s.Threads) s.Threads.Enqueue(t);
s.handle.WaitOne();
}
}
void V(Semaphore s)
{
lock(s.Value) s.Value[0]++;
if (s.Value[0] <= 0)
{
Thread t=null;
lock(s.Threads) t= s.Threads.Dequeue();
s.handle.Set();
}
}
#endregion
///<summary>
/// 5位哲学家吃通心面问题
///</summary>
void Pilosopher()
{
Console.WriteLine("5位哲学家吃通心面问题");
Semaphore[] fork = { new Semaphore(1,"1"), new Semaphore(1,"2"), new Semaphore(1,"3"), new Semaphore(1,"4"), new Semaphore(1,"5") };
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
int left=i,right=(i+1)%5;
int p=i;
new Thread(delegate()
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
{
Console.WriteLine("\t\tThinking ... philosopher:" + p);
Thread.Sleep(2000);
P(fork[left]);
P(fork[right]);
Console.WriteLine("\t\tEating ... philosopher:" + p);
Thread.Sleep(3000);
V(fork[left]);
V(fork[right]);
}
}).Start();
}
}
///<summary>
///单缓冲区生产者消费者问题
///</summary>
void SingleProducerConsumer()
{
Console.WriteLine("单缓冲区生产者消费者问题");
int B = 0;
///可用的空缓冲区数
Semaphore empty;
///缓冲区内空用的产品数
Semaphore full;
///缓冲区内允许放入一件产品
empty = new Semaphore(1,"empty");
///缓冲区内没有产品
full = new Semaphore(0,"empty");
///生产者
new Thread(delegate()
{
= "生产者?";
///生产的产品
int n = 0;
for(int j=0;j<10;j++)
{
n++;//生产一件产品
Console.WriteLine("\t\tProducer ... " + n);
P(empty);
B = n;
V(full);
}
}).Start();
///消费者
new Thread(delegate()
{
= "消费者";
///得到的产品
int n = 0;
for(int j=0;j<10;j++)
{
P(full);
n = B;
V(empty);
Console.WriteLine("\t\tConsume ... " + n);
}
}).Start();
}
public void Play(int n)
{
switch (n)
{
case 1:
Pilosopher();
break;
case 2:
SingleProducerConsumer();
break;
}
}
}
}
实验感受:
PV操作可以解决一些生活中的问题很强悍。

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