计算机PV操作系统总结
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。
计算机操作系统pv操作
计算机操作系统pv操作1、引言1.1 定义PV操作，全称为P操作（原语操作）和V操作（原语操作），是计算机操作系统中用于实现进程间同步和互斥的重要机制之一。
P 操作用于请求访问临界资源，V操作用于释放临界资源。
1.2 目的本文档旨在提供关于计算机操作系统中PV操作的详细说明，进一步理解PV操作的概念、原理和使用方法，以及相关注意事项和最佳实践。
2、PV操作概述2.1 P操作P操作（Proberen操作）用于请求访问临界资源。
如果临界资源当前已被占用，则进程将被阻塞等待，直到获得资源访问权限。
2.2 V操作V操作（Verhogen操作）用于释放临界资源。
当进程完成对临界资源的访问后，应该及时释放资源，以便其他进程能够获得访问权限。
3、PV操作实现方式3.1 二进制信号量使用二进制信号量实现PV操作是最常见的方式之一。
二进制信号量只能取0或1两种值，用于表示资源的占用状态。
3.2 计数信号量计数信号量可以取多个非负整数值，用于表示资源的可用数量。
进程在请求资源时，如果信号量的值大于0，则减1并继续执行；若信号量值为0，则进程被阻塞等待。
3.3 互斥锁互斥锁是一种特殊的PV操作实现方式，用于实现进程对临界资源的互斥访问。
进程在访问临界资源前，需先获得互斥锁的所有权；在访问完成后，应释放互斥锁。
4、PV操作的应用场景4.1 进程同步PV操作常用于实现进程之间的同步，确保共享资源的安全访问。
通过P操作和V操作的配对使用，可以实现进程的有序执行。
4.2 进程互斥PV操作也可用于实现进程之间的互斥访问，即确保同一时间只有一个进程可以访问共享资源。
使用互斥锁实现的PV操作能够有效避免资源竞争问题。
5、PV操作的注意事项5.1 死锁使用PV操作时，必须避免出现死锁的情况。
死锁是指系统中的多个进程互相等待对方所占有的资源，导致所有进程无法继续执行的情况。
5.2 优先级关系在使用PV操作时，进程的优先级关系可能会对同步和互斥的实现产生影响。
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
操作系统期末总结
操作系统期末总结操作系统（Operating System）是计算机系统中最基本的系统软件之一，为计算机提供了任务调度、资源管理、文件管理、通信、消息传递等功能，是计算机硬件和应用软件之间的桥梁。
经过一个学期的学习与研究，我对操作系统的原理与实现有了更深刻的理解。
在本次期末总结中，我将对所学的内容进行总结，并对操作系统的未来发展进行展望。
一、理论部分操作系统的理论部分主要包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理和虚拟化等内容。
这些理论知识是操作系统学习的基础，也是理解操作系统运行原理的重要部分。
1. 进程管理：进程是操作系统中最基本的执行单位，也是资源分配的基本单位。
它控制了程序的执行顺序和资源的利用情况。
进程管理包括进程的创建、调度、同步与通信等内容。
在学习中，我了解了进程的状态转换、进程调度算法以及进程间通信的方式等。
2. 内存管理：内存管理是指操作系统如何分配和回收内存资源。
在学习中，我了解了内存分区、内存分页、内存分段以及虚拟内存管理等内容。
这些知识对于操作系统的性能优化和内存资源的充分利用非常重要。
3. 文件系统：文件系统是操作系统中用来管理和存储文件的一种机制。
在学习中，我了解了文件的逻辑结构和物理结构、文件的操作方式以及文件系统的组织结构等内容。
文件系统的设计和实现是提高文件存储效率和数据可靠性的关键。
4. 设备管理：设备管理是操作系统对计算机硬件进行管理和控制的一部分。
在学习中，我了解了设备的分类和接口标准、设备的分配和调度以及设备驱动程序的开发等内容。
设备管理是保证硬件设备正常工作和提高系统性能的关键。
5. 虚拟化：虚拟化是一种将物理资源抽象为逻辑资源的技术，可以提高资源的利用率和系统的可扩展性。
在学习中，我了解了虚拟化的原理和实现方式，以及虚拟机监控器的功能和作用。
虚拟化技术在云计算和大数据领域有着广泛的应用。
二、实践部分操作系统的实践部分主要包括实验和项目设计。
通过实践，我将操作系统的理论知识应用到具体的实际问题中，并加深对操作系统原理的理解。
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。
pv操作总结
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。
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？
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);
操作系统关于PV操作
1.读写操作1、、设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。
卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后在搬到缓冲区B2中，并在打印机上印出，问：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。
①系统可设三个进程来完成这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入到缓冲区B1中；C进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2中；P进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。
②R进程受C进程影响，B1放满信息后R进程要等待——等C进程将其中信息全部取走，才能继续读入信息；C进程受R进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们，且B2被取空后C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束：B2中信息放满后P进程才可从中取出它们,进行打印。
③信号量含义及初值：B1full——缓冲区B1满，初值为0；B1empty——缓冲区B1空，初值为0；B2full——缓冲区B2满，初值为0；B2empty——缓冲区B2空，初值为0；R进程C进程P进程B1B22、用P.V操作处理生产者和消费者问题如下：mutex初值为1；empty初值为n；full初值为0生产者消费者L1：生产产品 L2：P（full）P（empty） P（mutex）P（mutex）取出产品产品装入缓冲区 V（empty）V（full） V（mutex）V（mutex） GOTO L2GOTO L1（1）信号量mutex,empty,full的作用是什么？（2）为什么P操作的顺序不能调换？（1）mutex起互斥作用，empty与full为同步作用。
（2）假设进程处于如下运行状态：缓冲区暂时无进程申请，故mutex＝1。
缓冲区无空单元，即empty＝0，此时生产者进程要放产品，若P（empty）与P（mutex）位置颠倒，先执行P（mutex），顺利通过，再执行P（empty），被阻塞，且该进程不会释放临界区资源，使消费者进程无法进入缓冲区，就不能取走产品，最终导致死锁3、设公共汽车上，司机、售票员的活动分别是：司机售票员启动车辆上乘客正常行车关车门到站停车售票开车门下乘客假设售票员关车门后司机才可启动车辆，到站停车后售票员方可开车门，在汽车不断到站、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。
计算机操作系统之PV原语分析及计算
操作系统课程之PV原语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。
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。
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。
实现过程：P(mutex); // mutex的初始值为1 访问该共享数据;V(mutex);非临界区2）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。
实现过程：P(resource); // resource的初始值为该资源的个数N 使用该资源；V(resource); 非临界区3）把信号量作为进程间的同步工具实现过程：临界区C1；P(S);V(S);临界区C2；哲学家问题PV原语程序2009年03月10日星期二 21:29设有5个哲学家，共享一张放有五把椅子的桌子，每人分得一把椅子。
计算机PV操作系统总结
计算机PV操作系统总结计算机PV操作系统总结一：概述1.1 引言在计算机系统中，操作系统是一种重要的软件组件，负责管理和协调计算机硬件与软件资源，提供用户和其他软件的接口，以实现计算机系统的正常运行和高效利用。
本文档总结了PV操作系统的基本原理、功能模块及其应用。
1.2 目的本文档旨在介绍PV操作系统的核心概念以及其在计算机系统中的作用，为开发人员和用户提供一个全面的参考。
二：PV操作系统的基本原理2.1 进程管理2.1.1 进程概念2.1.2 进程调度2.1.3 进程同步2.1.4 进程通信2.2 内存管理2.2.1 内存分配2.2.2 虚拟内存2.2.3 内存保护2.3 文件系统管理2.3.1 文件组织2.3.2 文件存储2.3.3 文件操作2.4 设备管理2.4.1 设备概念2.4.2 设备分配2.4.3 设备驱动三：PV操作系统的功能模块3.1 用户界面3.1.1 命令行界面3.1.2 图形用户界面3.2 系统调用接口3.2.1 系统调用类型3.2.2 系统调用的实现3.3 文件系统3.3.1 文件管理3.3.2 目录管理3.3.3 文件权限控制3.4 进程管理3.4.1 进程创建与撤销3.4.2 进程调度算法3.4.3 进程通信方式3.5 内存管理3.5.1 内存分配策略3.5.2 空间置换算法3.5.3 虚拟内存管理3.6 设备管理3.6.1 设备驱动程序3.6.2 设备分配策略3.6.3 设备中断处理四：PV操作系统的应用领域4.1 个人计算机4.2 服务器系统4.3 嵌入式系统4.4 移动设备附件：1. PV操作系统示例代码2. PV操作系统用户手册法律名词及注释：1. 版权：法律规定的对原创作品的独占权利。
2. 许可证：一种法律许可文件，允许使用者在符合某些条款和条件的情况下使用特定的软件或作品。
3. 用户协议：一种法律文件，规定了软件或服务的使用条款和条件，用户使用软件或服务前需要同意并接受这些条款和条件。
计算机操作系统PV操作
过桥；
Lcount=Lcount+1;
p(Rmutex);
V(Lmutex) 过桥；
if Rcount==0 V(mutex); Rcount=Rcount-1;
p(Lmutex);
V(Rmutex) }
if Lcount==0 V(mutex);
}
Lcount=Lcount-1;
V(Lmutex) }
信号量机制
信号量机制
wait和signal又称为P、V操作，P、 V原语， P、V操作的一般描述如下：
P操作：
（1）S减1；
（2）若s减1后仍大于或等于零，则进程
继续执行（可进入临界区）； （3）若s减1后小于零，则该进程被阻塞 在与该信号相对应的队列中，然后转进程调 度。
V操作： （1）S加1；
Father()
son()
{ while (true) { p(banana);从盘子取香蕉； v(dish); 吃香蕉；}
}
{ while (true)
daugher()
{p(dish); 将苹果放入盘子；v(apple);} { while (true)
}
{ p(apple);从盘子取苹果；
v(dish);
1、独木桥问题。某条河上只有一座独木桥，以便行人 过桥，现在河的两边都有人要过桥，按照下面的规则 过桥，为了保证过桥安全，请用P，V操作分别实现正 确的管理。 过桥的规则：同一方向的可连续过桥，某方向有人过 桥时另一方向的人要等待。
2、桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘中 放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的香蕉， 女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一 只水果供吃者使用，请用P，V原语实现爸爸、儿子、 女儿三个并发进程的同步。
操作系统pv操作
操作系统pv操作操作系统 PV 操作在操作系统中，PV 操作是一种非常重要的同步机制，用于解决进程之间的互斥和同步问题。
这一概念对于理解操作系统的工作原理和提高系统的效率至关重要。
首先，让我们来搞清楚什么是 PV 操作。
P 操作和 V 操作是两个原语操作，P 操作也被称为 wait 操作，V 操作也被称为 signal 操作。
它们通过对信号量进行操作来实现进程之间的协调。
信号量是一个整型变量，它与一个队列相关联。
这个队列用于存放等待该信号量的进程。
P 操作会减少信号量的值，如果信号量的值小于0，那么执行 P 操作的进程就会被阻塞，并放入等待队列中。
而 V 操作会增加信号量的值，如果等待队列中有进程，那么就会唤醒其中的一个进程。
为了更好地理解 PV 操作，我们来看一个简单的例子。
假设有两个进程，进程 A 和进程 B，它们都要访问一个共享资源，比如打印机。
我们可以使用一个信号量 S 来控制对打印机的访问。
初始时，S 的值为 1，表示打印机可用。
当进程 A 想要使用打印机时，它先执行 P 操作。
此时，S 的值减 1 变为 0。
如果此时进程 B 也想要使用打印机并执行 P 操作，那么 S 的值就会变为－1，进程 B 就会被阻塞，进入等待队列。
当进程 A 使用完打印机后，它执行 V 操作，S 的值加 1 变为 0，此时会从等待队列中唤醒进程 B，进程 B 就可以获得打印机的使用权。
PV 操作在解决进程互斥问题上发挥着重要作用。
比如在多个进程同时访问同一块内存区域时，我们可以通过 PV 操作来保证在同一时刻只有一个进程能够访问，从而避免数据的混乱和错误。
除了互斥，PV 操作还能用于实现进程同步。
比如说，有一个生产者进程和一个消费者进程，生产者负责生产产品并放入缓冲区，消费者从缓冲区取出产品进行消费。
我们可以设置两个信号量，一个表示缓冲区是否为空，一个表示缓冲区是否已满。
当缓冲区为空时，消费者进程执行 P 操作会被阻塞，直到生产者生产了产品并执行 V 操作来通知消费者。
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操作实验报告
操作系统PV操作实验报告计算机科学与工程系《计算机操作系统》实验报告实验名称:_ PV操作成绩:___________专业班级:姓名:学号:实验日期 : 2012 年 03月19日软件环境:Windows XP～开发工具:vc++6.0硬件环境:CPU: interl 硬盘: 150 G 内存: 512 M 一、实验目的了解并掌握进程的同步和互斥二、实验内容选用C语言编写程序，利用P,V操作解决单生产者和单消费者问题。
三、实验要求1.分别改造P操作和V操作及生产、消费程序;2.在main()中利用循环通过相关的控制量，分别激活生产者和消费者;、3.为了简单起见，生产者和消费者只对单缓区进行操作，如:生产者将数字“1”填入缓冲区，而消费者将数值“0”填入缓冲区。
三、实验主要界面、程序及相关说明 1.主要程序代码Var mutex，empty，full: semaphore:=1,n,0;buffer:array[0，…，n-1] of item;in，out: integer:=0，0;beginparbeginproceducer: begin repeatproducer an item nextp;wait(empty);wait(mutex);buffer(in):=nextp;in:=(in+1) mod n;signal(mutex);signal(full);until false;endconsumer: beginrepeatwait(full);wait(mutex);nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex);signal(empty);consumer the item in nextc;until false;endparendend2.运行主界面如图三—2所示图三—23.相关说明假定在生产者和消费者之间的公用缓冲池中，具有n个缓冲区，这时可利用互斥信号量mutex实现诸进程对缓冲池的互斥使用。
计算机操作系统PV操作
操作系统支持
进程管理
创建、终止、挂起和恢复进程，管理进程的内存空间和资源。
信号机制
用于进程间通信和进程控制，如发送信号、处理信号等。
文件系统
提供文件和目录的管理功能，支持文件的读写操作。
用户态和内核态的实现方式
用户态实现
内核态实现
用户程序通过系统调用接口进入 内核态，执行PV操作。系统调用 接口提供了一组系统调用函数， 如`semwait()`和`sempost()`。
操作系统内核负责实现PV操作的 具体逻辑。当用户程序调用系统 调用函数时，内核会处理请求并 执行相应的操作，如信号量的增 减、进程的阻塞和唤醒等。
上下文切换
在用户态和内核态之间切换时， 需要进行上下文切换。上下文切 换涉及到处理器状态的保存和恢 复，以及内存空间的切换。在PV 操作过程中，上下文切换可能会 频繁发生。
操作系统的主要功能包括资源管理、 系统监控、用户界面等，是计算机系 统中不可或缺的重要组成部分。
操作系统的功能
资源管理
操作系统负责分配和管理计算机 系统中的各种资源，如CPU、内 存、磁盘空间、网络等，确保系 统资源的合理利用和高效分配。
系统监控
操作系统负责监控系统的运行状 态，包括硬件和软件的运行情况 、系统性能等，以便及时发现和 解决问题。
03
如果此时存在等待该资源的进程，则其中一个会被 唤醒并执行相应的操作。
04
PV操作的实现
硬件支持
内存管理单元（MMU）
提供内存地址映射和转换功能，实现进程间的 地址空间隔离。
中断和异常机制
用于处理异步事件，如I/O操作完成或进程状态 变更。
处理器状态保存
在进程切换时保存和恢复处理器状态，包括寄存器值和执行模式。
计算机操作系统pv操作
• • • • • • •
写者： PROCESS Writerj begin P(S); write file F; V(S); end;
• 问题：对共享变量rs访问的程序段也是临界区。
课后练习
• 24有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上进
行登记。该表为每一作为列出了一个表目，包括座 号，姓名。读者离开时要撤销登记信息。阅览室有 100个作为，试问： • (1)为描述读者的动作，应编写几个程序，应该设置 几个进程？进程和程序之间的对应关系如何？ • （2)试用P,V操作描述这些进程之间的同步算法。
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PROCESS Pi begin L1: produce a product; P(SP); P(S1); B[k] := product; k := (k + 1) mod n; V(S1); V(SG); goto L1 end
例2：飞机航班有N个售票处，每个售票处通过 终端访问系统的公共数据区。
• 售票处1 • begin 售票处2 begin 从数据单元中取出现 有余票； 做减1操作； 把结果送回到数据单元 end;
•
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从数据单元中取出现
有余票； 做减1操作； 把结果送回到数据单元
• end;
• • • • • • • • • •
PROCESS Cj begin L2: P(SG); P(S2); take a product from B[t]; t := (t + 1) mod n; V(S2); V(SP); consume; goto L1 end
生产者分别向 缓冲区送产品， 由S1控制互 斥访问。 消费者分别从 缓冲区中取出 产品，由S2 控制互斥访问
pv操作
3
【例 2】桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，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一只水果供吃者取 用，请用 P、V 原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。 分析 在本题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，盘中一次只能放一个水果。当盘子为空 时， 爸爸可将一个水果放入果盘中。 若放入果盘中的是桔子， 则允许儿子吃， 女儿必须等待； 若放入果盘中的是苹果，则允许女儿吃，儿子必须等待。本题实际上是生产者-消费者问题 的一种变形。这里，生产者放入缓冲区的产品有两类，消费者也有两类，每类消费者只消费 其中固定的一类产品。 解：在本题中，应设置三个信号量 S、So、Sa，信号量 S 表示盘子是否为空，其初值为 l；信号量 So 表示盘中是否有桔子，其初值为 0；信号量 Sa 表示盘中是否有苹果，其初值 为 0。同步描述如下： int S＝1; int Sa＝0; int So＝0; main() { cobegin father(); /*父亲进程*/ son(); /*儿子进程*/ daughter(); /*女儿进程*/ coend ｝ father() { while(1) { P(S); 将水果放入盘中; if（放入的是桔子）V(So); else V(Sa); } } son() { while(1) { P(So); 从盘中取出桔子; V(S); 吃桔子; ｝ }
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。
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PV操作1.PV操作的相关概念| 临界资源虽然多个进程可以共享系统中的各种资源，但其中许多资源⼀次只能为⼀个进程所使⽤，我们把⼀次仅允许⼀个进程使⽤的资源称为临界资源。
许多物理设备都属于临界资源，如打印机等。
此外，还有许多变量、数据等都可以被若⼲进程共享，也属于临界资源。
| 临界区对临界资源的访问，必须互斥地进⾏，在每个进程中，访问临界资源的那段代码称为临界区。
| 信号量机制信号量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。
| 信号量的物理含义S>0 表⽰有S个资源可⽤S=0 表⽰⽆资源可⽤S<0 则 |S| 表⽰S等待队列中的进程个数| PV操作⽤于处理进程互斥问题，协调资源的作⽤。
P操作，代表需要、申请、锁定、占⽤资源。
信号量 S - 1； 如果减 1 后⼤于等于 0，即 S - 1 >= 0,即 S >= 1 ，则往下执⾏， 有些题⽬⾥，如果进程需要开启，那信号量往往就要满⾜这个条件，起码要 S = 1。
V操作，代表释放资源，信号量 S + 1； 如果加 1 后⼤于 0，即 S + 1 > 0 ，则往下执⾏ V操作之后，信号量如果还是为零甚⾄为负，说明资源释放得还不够，程序还要继续进⾏释放，不能进⾏下⼀步。
例：进程P1、P2、P3、P4和P5的前趋图如下图所⽰：若⽤PV操作控制进程P1、P2、P3、P4和P5的并发执⾏过程，则需要设置5个信号量S1、S2、S3、S4和S5，且信号量S1～S5的初值都等于零。
下图中a和b处应分别填⼊___;c和d处应分别填⼊___;e和f处应分别填⼊___。
解答：根据前趋图，P1进程执⾏完需要通知P2和P3进程，所以需要利⽤V(S1)和V(S2)操作通知P2和P3进程，所以空a应该填V(S1)和V(S2)，P2进程执⾏完要通知P4进程，所以空b应该填V(S3)。
P3进程运⾏前需要等待P1进程的结果，所以执⾏程序前要先利⽤1个P操作，所以空c应该填P(S2)，⽽P3进程运⾏结束需要利⽤⼀个V操作通知P5进程，所以空d应该填V(S4)。
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第一章 The P,V Theorem · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 一 Introduction of P,V Theorem · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 (一) Some Conceptions · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 (二) The Most Important Conceptions · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 二 Several Typical Examples · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 (一) 生产者一消费者问题(producer-consumer problem) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 (二) 读者一写者问题(Readers-Writers Problem) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 (三) 哲学家进餐问题(The Dining Philosophers Problem) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 8 (四) 理发师问题(Barber Problem) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 9 (五) 吸烟者问题(Smoker Problem) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 10
第二章 Typical Excises · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 13 一 生产者-消费者问题扩展 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 13 (一) 扩展一(北大1991) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 13 (二) 扩展二(北大1995) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 13 (三) 扩展三 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 15 二 读者-写者问题扩展· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 16 (一) 扩展一 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 16 (二) 扩展二(苏州大学2004) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 17 三 吸烟者问题扩展· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 18 (一) 扩展一(北大1999) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 18 (二) 扩展二 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 18
第三章 九阴真经之研究生题辑 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 20 一 真经之银行排队问题(北京大学2000) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 20 二 真经之生产消费问题扩展(浙江大学2001)· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 21 三 华南理工2000 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 23 四 真经之生产者消费者扩展(同济1996) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 24 五 真经之理发师问题扩展(电子科技大学2000) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 24 六 真经之读者写者问题扩展(南航2001) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · பைடு நூலகம் · · · · · · · · · · 26 七 真经之南航2002· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 27 八 真经之管道通信问题(西北工大2000) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 28 九 真经之吃水果问题(南京大学2000) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 29 十 真经之安全岛问题(南开1997) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 30 十一真经之珍珑棋局问题 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 32
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本版作者： 王昭礼 中文版本： 版本 1.0，2008年4月 邮箱地址：WZLF11@
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