信号量机制
操作系统5--信号量机制
的原子操作来访问.
1、整型信号量机制 2、记录型信号量机制 3、信号量集机制
5.1/28 2011
操作系统
1、整型信号量机制
1).整型信号量 是一个整数，表示空闲资源总数（又称为“资源信号量”） ----若为非负值表示当前的空闲资源数， ----为负值其绝对值表示当前等待临界区的进程数 ----初值应该大于零。
5.19/28
2011
操作系统
A.采用记录型信号量机制
Wmutex：互斥信号量：表示“允许写”，初值是1。 公共变量Readcount表示“正在读”的进程数，初值是0； Rmutex:互斥信号量：表示对Readcount的互斥操作，初值是1。
reader writer
Wait(Wmutex); Write; Signal(Wmutex); wait(Rmutex); if(Readcount=0) then wait(wmutex) Readcount=Readcount+1; Signal(Rmutex); //关闭写的同时允许读（无上限） read; Wait(Rmutex); Readcount:=Readcount-1; if Readcount=0 then signal(Wmutex); Signal(Rmutex); //适当的时候打开写
两个原子操作即: P,V操作。也常称为wait(s),singal(s)
（P、V分别是荷兰语的test(proberen)和increment(verhogen)） 即： P(s): Wait(s): while s<=0 do no_op s:=s-1; V(s): Singal(s): s:=s+1;
操作系统（三）——信号量、死锁
操作系统（三）——信号量、死锁1、信号量信号量机制：概念：其实就是⼀个变量，可以⽤⼀个信号量来表⽰系统中某种资源的数量、⽤户进程通过使⽤操作系统提供的⼀对原语来对信号量进⾏操作，从⽽⽅便的实现了进程互斥。
这⾥的⼀对原语是指wait(S)和signal(S)，也简写为P(S)和V(S)，即申请和释放资源。
P、V操作必须成对出现。
整数型信号量：⽤⼀个整数作为信号量，数值表⽰某种资源数。
对信号量的操作只有三种：初始化、P操作、V操作。
不满⾜让权等待原则。
记录型信号量：S.value表⽰某种资源数，S.L指向等待该资源的队列。
P操作中，先S.value++，之后可能执⾏block阻塞原语。
V操作中，先S.value--，之后可能执⾏wakeup唤醒原语。
可以⽤记录型信号量实现系统资源的申请和释放，申请S.value--，然后如果S.value<0说明资源分配完了，就阻塞；释放S.value++，然后如果S.value<=0说明还有进程在等待队列中等待，就唤醒。
记录型信号量可以实现进程互斥、进程同步。
实现进程互斥：划定临界区。
设置互斥信号量mytex，初值为1。
在临界区之前执⾏P(mutex)，在临界区之后执⾏V(mutex)。
实现进程同步：分析那些地⽅是必须保证⼀前⼀后执⾏的两个操作。
设置同步信号量S，初始值为0。
在“前操作”之后执⾏V(S)。
在“后操作”之前执⾏P(S)。
实现前驱关系：每⼀对前驱关系都是⼀个进程同步问题。
为每⼀对前驱关系设置⼀个同步变量，初始值为0。
在“前操作”之后执⾏V操作。
在“后操作”之前执⾏P操作。
⽣产者消费者问题：⽣产者每次⽣产⼀个产品放⼊缓冲区，消费者每次从缓冲区取出⼀个产品使⽤。
缓冲区满⽣产者必须等待（同步关系1），缓冲区空消费者必须等待（同步关系2）。
缓冲区是临界资源，必须被互斥访问（互斥关系）。
问题中的P、V操作：⽣产者每次P⼀个缓冲区，V⼀个产品。
消费者每次V⼀个缓冲区，P⼀个产品。
ucos信号量用法
ucos信号量用法一、引言在嵌入式系统的开发中，ucos作为一个开源的实时操作系统，被广泛应用于各种嵌入式设备中。
信号量是ucos中一种重要的同步机制，用于解决多任务环境下资源竞争的问题。
本文将介绍ucos中信号量的用法和注意事项。
二、信号量的概念信号量是一种用于多任务同步和资源管理的机制。
在ucos中，信号量是一种计数型变量，用于实现任务的互斥访问和同步操作。
信号量可以有两个操作：等待（wait）和释放（signal）。
三、信号量的创建和初始化在ucos中，信号量的创建和初始化是通过调用相应的API函数实现的。
首先需要定义一个信号量的变量，然后通过调用API函数对其进行初始化。
例如，可以使用以下代码创建一个信号量并初始化为1：SEM_HANDLE sem;sem = OSSemCreate(1);在上述代码中，SEM_HANDLE是信号量的句柄类型，OSSemCreate()是ucos提供的一个用于创建和初始化信号量的函数。
四、信号量的等待操作信号量的等待操作是任务在使用共享资源之前进行的操作。
如果资源已被占用，则任务需要等待，直到资源可用。
在ucos中，可以通过调用OSSemPend()函数来完成等待操作。
以下是一个示例代码，展示了任务如何进行信号量等待操作：void Task1(void *arg){while(1){// 等待信号量OSSemPend(sem, 0, &err);// 使用共享资源// 释放信号量OSSemPost(sem);}}在上述代码中，任务会在OSSemPend()函数处等待信号量。
参数sem表示待等待的信号量句柄，0表示最大等待时间，&err用于记录等待的结果。
五、信号量的释放操作信号量的释放操作是任务在使用完共享资源后进行的操作。
通过调用OSSemPost()函数来释放信号量，使其他任务可以继续访问该资源。
以下是一个示例代码，展示了任务如何进行信号量释放操作：void Task2(void *arg){while(1){// 使用共享资源// 释放信号量OSSemPost(sem);}}在上述代码中，任务会在OSSemPost()函数处释放信号量，以便其他任务可以继续访问该资源。
【操作系统】信号量机制
【操作系统】信号量机制信号量机制基本概念信号量：信号量（Semaphores）的数据结构由⼀个值value和⼀个进程链表指针L组成，信号量的值代表了资源的数⽬，链表指针链接了所有等待访问该资源的进程。
PV操作：通过对信号量S进⾏两个标准的原⼦操作（不可中断的操作）wait(S)和signa(S)，可以实现进程的同步和互斥。
这两个操作⼜常被称为P、V操作，其定义如下： P(S)：①将信号量S的值减1，即S.value=S.value-1； ②如果S.value≥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.value=S.value+1； ②如果S.value>0，则该进程继续执⾏；否则释放S.L中第⼀个的等待进程。
说明：S.value代表可⽤的资源数⽬，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。
⼀次P操作意味着请求分配⼀个单位资源，因此S.value减1，当S.value<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。
⽽执⾏⼀次V操作意味着释放⼀个单位资源，因此S.value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：信号量S⽤于互斥，S.value初值为1。
整型信号量 最初定义的信号量，信号量S就是⼀个于代表资源数⽬的整型量，该机制下⽆法实现“让权等待”的准则。
略（具体内容可参考《计算机操作系统》）。
记录型信号量 基本概念中描述的就是记录型信号量，信号量S的两个数据项可描述为：type semaphore=recordvalue:integer;L:list of process;end 相应地，wait(S)和signa(S)操作（即PV操作）可描述为：procedure wait(S)var S:semaphore;beginS.value:=S.value-1;if S.value<0 then block(S,L) /*将进程排⼊等待队列S.L中*/Endprocedure signal(S)var S:semaphore;beginS.value:=S.value+1;if S.value≤0 then wakeup(S,L); /*唤醒S.L上的第⼀个等待进程*/endAND型信号量上⾯的机制仅适⽤于各进程间只共享⼀个临界资源的情况，当进程需要⼏个共享资源时，容易出现死锁现象（原因详见书籍）。
线程同步和互斥概念
线程同步和互斥概念在多线程编程中，线程同步和互斥是非常重要的概念。
线程同步指的是多个线程在执行过程中的协调和合作，以达到共同的目标。
而线程互斥则是指多个线程在访问共享资源时的互相排斥，以保证数据的一致性和正确性。
一、线程同步线程同步是指多个线程之间的协调和合作，以达到共同的目标。
在多线程编程中，线程同步可以通过各种机制来实现，例如锁、信号量、事件等。
1. 锁机制锁机制是最常见的线程同步机制之一。
锁机制可以保证在同一时间只有一个线程可以访问共享资源，其他线程需要等待锁的释放才能访问。
常见的锁有互斥锁、读写锁等。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要访问同一个全局变量，为了保证数据的一致性和正确性，可以使用互斥锁来实现线程同步。
2. 信号量机制信号量机制是另一种常见的线程同步机制。
信号量可以用来控制并发线程的数量，以达到线程同步的目的。
常见的信号量有二元信号量和计数信号量。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要访问同一个共享资源，为了保证数据的一致性和正确性，可以使用计数信号量来控制并发线程的数量。
3. 事件机制事件机制是一种高级的线程同步机制，可以用来实现线程之间的通信和协调。
事件机制通常包括事件对象、事件等待和事件通知等。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要协调完成一项任务，可以使用事件机制来实现线程同步。
二、线程互斥线程互斥是指多个线程在访问共享资源时的互相排斥，以保证数据的一致性和正确性。
在多线程编程中，线程互斥可以通过各种机制来实现，例如锁、信号量、事件等。
1. 锁机制锁机制可以用来实现线程互斥。
在同一时间只有一个线程可以获得锁，其他线程需要等待锁的释放才能访问共享资源。
例如，在一个多线程环境下，多个线程需要访问同一个全局变量，为了保证数据的一致性和正确性，可以使用互斥锁来实现线程互斥。
2. 信号量机制信号量机制也可以用来实现线程互斥。
通过设置信号量的初始值为1，可以保证只有一个线程可以访问共享资源。
pv操作题目 软考
PV操作在软考中的深入探讨1. 基本概念PV操作是用于进程同步的两种基本操作。
P操作通常表示为一个进程需要一个资源，而V操作表示释放一个资源。
这两种操作通常用于实现进程间的同步和互斥。
2. PV操作原理PV操作基于信号量机制。
信号量是一个整数值，通常用于表示资源的数量。
P操作会尝试获取资源，减少信号量的值；而V操作会释放资源，增加信号量的值。
如果P操作不能立即获得资源（即信号量为0），则该进程会被阻塞或等待，直到资源可用。
3. PV操作在进程同步中的应用PV操作在进程同步中有着广泛的应用。
例如，在生产者-消费者问题中，生产者用于生成数据，消费者用于消费数据。
通过PV操作，可以确保生产者在没有数据被消费之前不会继续生产，同时确保消费者在没有数据可供消费时不会继续消费。
4. PV操作和互斥量互斥量是一种特殊的信号量，其值只能为0和1。
当一个进程获得互斥量时，其他任何进程都无法获得该互斥量，直到第一个进程释放它。
这使得互斥量可以用于保护某些临界区域，以实现互斥访问。
PV操作和互斥量通常一起使用，以实现更复杂的同步问题。
5. PV操作的编程实现在大多数编程语言中，PV操作可以通过系统调用或库函数实现。
例如，在UNIX系统中，可以使用semop函数进行PV操作。
在实现PV操作时，需要注意避免死锁和饥饿等问题。
6. PV操作的复杂度分析PV操作的复杂度取决于所使用的算法和数据结构。
在一些算法中，例如二叉堆或斐波那契堆，PV操作的平均时间复杂度可以达到O(1)。
然而，在最坏的情况下，PV操作的复杂度可能会达到O(n)，其中n是信号量的值。
7. PV操作与信号量信号量是一种同步机制，用于控制多个进程对共享资源的访问。
PV操作是信号量机制中的基本操作，通过它们可以实现对共享资源的互斥访问和同步。
信号量通常用于保护临界区、实现进程间的同步和互斥等。
8. PV操作与死锁预防死锁是操作系统中的一个重要问题，它发生在两个或多个进程无限期地等待对方释放资源的情况。
操作系统 信号量机制P、V操作习题全解
smoker2 () /* has paper */ while(1) { wait (TobaccoMatch);
get tobacco and match; signal (done); } Smoker3 () /* has match */ while(1) { wait (PaperMatch); get paper and match; signal (done); }
•
• get process: while (1) {
read data; wait (empty1); wait (s1)
put data into buffer1 //因为是单缓，故无in指针，可写为 // buffer1=x; signal (s1) signal (full1) }
• Copy process: while (1) {
– 进程A专门拣黑子，进程B专门拣白子；
– 每个进程每次只拣一个子，当一个进程在拣 子时不允许另一个进程去拣子；
– 当一个进程拣了一个棋子（黑子或白子）以 后，必须让另一个进程拣一个棋子（黑子或 白子），并要求A进程首先开始。
• 定义两个同步信号量s1,s2;
• 因为要求进程A先开始，故S1初值为1；s2初 值为0；
• Put process: while(1) {
wait (full2) wait (s2)
get data from buffer2 // z=buffer2 signal (s2) signal (empty2)
print data on printer }
• 3.在一个箱子里混装有数量相等的黑色围棋子 和白色围棋子，现要用自动分拣系统把黑子和 白子分开，该系统由两个并发执行的进程组成， 功能如下：
操作系统实验报告(进程间的共享存贮区和信号量通信)
case -1:perror("fork()");exit(0);case 0:do_child_loop(sem_set_id,FILE_NAME);exit(0);default:break;}}for(i = 0;i<10;i++){int child_status;wait(&child_status);}printf("main is done");fflush(stdout);return 0;}运行结果：二、共享主存段机制共享主存段为进程提供了直接通过主存进行通信的有效手段，不像消息缓存机制那样需要系统提供缓存，也不像pipe机制那样需要事先建立一个特殊文件，而是有通信双方直接访问某些共享虚拟存储器空间。
在系统V中，系统管理一组共享主存段控制块。
通信进程在使用共享主存段以前，首先提出申请，系统为止分配存储空间并返回共享主存段标识号。
一个共享段建立后，进程把它被附加到自己的虚拟存储空间中。
一个进程可以附加多个共享主存段。
一个主存段一旦被附加到进程的虚拟机空间后，对它的访问以其他虚拟机的访问完全相同。
但为了保证共享主存段数据完整性，通信的进程之间要互斥的进行访问。
当通信进程不再需要该共享主存段时，可使用命令将其与进程分离，从而使其进程的虚空间删除。
为了理解进程通过共享主存段的通信过程，下面举例，一个是进程向共享段写信息的例子：一个是进行从共享段读信息的例子。
代码如下：四、实验过程与分析一、信号量机制在第一个例子的程序中创建了5个并发子进程，互斥地对文件进行写操作，将自己的进程号写到文件中去，信号量的初值为1，当地一个进程执行update_file函数时首先将信号量值-1，（相当于P操作）致使其它进程等待无法操作文件，直到其结束后，将其值变为1后（相当于V操作），其它进程并发竞争对文件的写操作，并将自己的pid 写入文件中。
在linux中信号量机制的执行既步骤如下所示：（1）信号量的定义：struct semaphore {spinlock_t lock;unsigned int count;struct list_head wait_list;};在linux中，信号量用上述结构体表示，我们可以通过该结构体定义一个信号量。
进程通讯管理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解进程通信的概念和原理；2. 掌握进程通信的常用机制和方法；3. 能够使用进程通信机制实现进程间的数据交换和同步；4. 增强对操作系统进程管理模块的理解。
二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C3. 开发环境：GCC三、实验内容1. 进程间通信的管道机制2. 进程间通信的信号量机制3. 进程间通信的共享内存机制4. 进程间通信的消息队列机制四、实验步骤1. 管道机制（1）创建管道：使用pipe()函数创建管道，将管道文件描述符存储在两个变量中，分别用于读和写。
（2）创建进程：使用fork()函数创建子进程，实现父子进程间的通信。
（3）管道读写：在父进程中，使用read()函数读取子进程写入的数据；在子进程中，使用write()函数将数据写入管道。
（4）关闭管道：在管道读写结束后，关闭对应的管道文件描述符。
2. 信号量机制（1）创建信号量：使用sem_open()函数创建信号量，并初始化为1。
（2）获取信号量：使用sem_wait()函数获取信号量，实现进程同步。
（3）释放信号量：使用sem_post()函数释放信号量，实现进程同步。
（4）关闭信号量：使用sem_close()函数关闭信号量。
3. 共享内存机制（1）创建共享内存：使用mmap()函数创建共享内存区域，并初始化数据。
（2）映射共享内存：在父进程和子进程中，使用mmap()函数映射共享内存区域。
（3）读写共享内存：在父进程和子进程中，通过指针访问共享内存区域，实现数据交换。
（4）解除映射：在管道读写结束后，使用munmap()函数解除映射。
4. 消息队列机制（1）创建消息队列：使用msgget()函数创建消息队列，并初始化消息队列属性。
（2）发送消息：使用msgsnd()函数向消息队列发送消息。
（3）接收消息：使用msgrcv()函数从消息队列接收消息。
（4）删除消息队列：使用msgctl()函数删除消息队列。
C语言技术中的信号量和读写锁操作详解
C语言技术中的信号量和读写锁操作详解在多线程编程中，保证线程安全性是一个重要的问题。
为了解决线程之间的资源竞争和互斥访问，C语言提供了信号量和读写锁这两种机制。
本文将详细介绍这两种技术的原理和使用方法。
一、信号量信号量是一种用于线程同步和互斥的机制。
它可以用来控制对共享资源的访问。
在C语言中，我们可以使用信号量来解决多个线程同时访问共享资源的问题。
信号量的原理是基于计数器的。
当一个线程想要访问共享资源时，它首先需要检查信号量的值。
如果信号量大于0，表示资源可用，线程可以继续执行并将信号量的值减1。
如果信号量等于0，表示资源不可用，线程需要等待，直到有其他线程释放资源并将信号量的值加1。
在C语言中，我们可以使用`sem_init`函数初始化一个信号量，使用`sem_wait`函数等待资源，使用`sem_post`函数释放资源。
例如：```c#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>sem_t semaphore;void* thread_func(void* arg) {sem_wait(&semaphore);// 访问共享资源sem_post(&semaphore);return NULL;}int main() {sem_init(&semaphore, 0, 1);pthread_t tid1, tid2;pthread_create(&tid1, NULL, thread_func, NULL);pthread_create(&tid2, NULL, thread_func, NULL);pthread_join(tid1, NULL);pthread_join(tid2, NULL);sem_destroy(&semaphore);return 0;}```在上面的例子中，我们创建了一个信号量，并将其初始化为1，表示共享资源可用。
信号量机制——精选推荐
信号量机制1965年，荷兰学者Dijkstra提出的信号量（Semaphores）机制是⼀种卓有成效的进程同步⼯具。
在长期且⼴泛的应⽤中，信号量机制⼜得到了很⼤的发展，它从整型信号量经记录型信号量，进⽽发展为“信号量集”机制。
现在，信号量机制已经被⼴泛地应⽤于单处理机和多处理机系统以及计算机⽹络中。
[1]信号量S是⼀个整数，S⼤于等于零是代表可供并发进程使⽤的资源实体数，当S⼩于零时则表⽰正在等待使⽤的进程数。
Dijkstra同时提出了对的。
P操作的动作是：（1）S减1；（2）若S减1后仍⼤于或等于零，则进程继续执⾏；（3）若S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。
V原语操作的动作是：（1）S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。
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。
在执⾏期间不允许有中断的发⽣。
信号量机制分信号量机制、记录型信号量机制、and型信号量机制、。
整型信号量是⼀种最简单的信号量，主要⽤于解决互斥访问问题。
记号信号量在信号量的举出上进⾏了改进，让不能进⼊的进程“让权等待”，即进程状态有运⾏转换为，进程进⼊阻塞队列中等待。
AND型是将进程在运⾏中所需要的全部⼀次性分配给进程，等进程⽤完后再全部⼀次释放。
信号量集的定义1.⽤s1、s2、...sn分别表⽰有n类裂解资源信号量；2.⽤d1、d2、...dn分别表⽰进程需要的每类个数；3.⽤t1、t2、...tn分别表⽰每类分给进程的下限值；信号量分类1. 整型信号量 最初Dijkstra把整型信号量定义为⼀个⽤于表⽰资源数⽬的整型量S，它与⼀般的整型量不同，除初始化外，仅能通过两个标准原⼦操作（Atomic Operation）wait(S)和signal(S)操作可以描述为：wait(S): while S<=0 do no-op;S:=S-1;signal(S):S:=S+1;2. 记录型信号量在整型信号量机制中的wait操作，只要是信号量S<=0,就会不断测试。
用信号量机制来解决进程的同步与互斥：PV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。
信号量机制——精选推荐
信号量机制信号量机构是⼀种功能较强的机制，可⽤来解决互斥与同步的问题。
在长期且⼴泛的应⽤中，信号量机制得到了很⼤的发展。
由最初的整形信号量，经过记录性信号量、AND信号量，最后发展为“信号量集”。
⼀、信号量的分类1.整型信号量整型信号量被定义为⼀个⽤于表⽰资源数⽬的整型量S，它只能被两个标准的原语wait(S)和signal(S)来访问，也可以记为“P 操作”和“V操作”。
可描述为：wait(S){while (S<=0);S=S-1;}//p操作signal(S){S=S+1;}//v操作wait操作中，只要信号量S<=0，就会不断地测试。
因此，该机制并未遵循“让权等待” 的准则，⽽是使进程处于“忙等”的状态。
2.记录型信号量记录型信号量是不存在“忙等”现象的进程同步机制。
除了需要⼀个⽤于代表资源数⽬的整型变量value外，再增加⼀个进程链表L，⽤于链接所有等待该资源的进程，记录型信号量是由于⾤⽤了记录型的数据结构得名。
记录型信号量可描述为：相应的wait(S)和signal(S)的操作如下：void wait (semaphore S) { //相当于申请资源S.value--;if(S.value<0) {add this process to S.L;block(S.L);}}wait操作，S.value--，表⽰进程请求⼀个该类资源，当S.value<0时，表⽰该类资源已分配完毕，因此进程应调⽤block原语，进⾏⾃我阻塞，放弃处理机，并插⼊到该类资源的等待队列S.L中，可见该机制遵循了“让权等待”的准则。
void signal (semaphore S) { //相当于释放资源S.value++;if(S.value<=0){remove a process P from S.L;wakeup(P);}}signal操作，表⽰进程释放⼀个资源，使系统中可供分配的该类资源数增1，故S.value++。
linux信号量机制
linux信号量机制（semaphore）信号量本质上是一个非负的整数计数器，它被用来控制对公共资源的访问。
当公共资源增加时，调用函数sem_post（）增加信号量。
只有当信号量值大于０时，才能使用公共资源，使用后，函数sem_wait（）减少信号量。
函数sem_trywait（）和函数pthread_ mutex_trylock（）起同样的作用，它是函数sem_wait（）的非阻塞版本。
它们都在头文件/usr/include/semaphore.h中定义。
信号量的数据类型为结构sem_t，它本质上是一个长整型的数。
函数sem_init（）用来初始化一个信号量。
它的原型为：extern int sem_init __P ((sem_t *__sem, int __pshared, unsigned int __value));sem为指向信号量结构的一个指针；pshared不为０时此信号量在进程间共享，否则只能为当前进程的所有线程共享；value给出了信号量的初始值。
函数sem_post( sem_t *sem )用来增加信号量的值。
当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。
函数sem_wait( sem_t *sem )被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。
函数sem_trywait ( sem_t *sem )是函数sem_wait（）的非阻塞版本，它直接将信号量sem的值减一。
函数sem_destroy(sem_t *sem)用来释放信号量sem。
例1：使用信号量。
例子中一共有4个线程，其中两个线程负责从文件读取数据到公共的缓冲区，另两个线程从缓冲区读取数据作不同的处理（加和乘运算）。
/* File sem.c */#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#define MAXSTACK 100int stack[MAXSTACK][2];int size=0;sem_t sem;/* 从文件1.dat读取数据，每读一次，信号量加一*/void ReadData1(void){FILE *fp=fopen("1.dat","r");while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%d %d",&stack[size][0],&stack[size][1]);sem_post(&sem);++size;}fclose(fp);}/*从文件2.dat读取数据*/void ReadData2(void){FILE *fp=fopen("2.dat","r");while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%d %d",&stack[size][0],&stack[size][1]);sem_post(&sem);++size;}fclose(fp);}/*阻塞等待缓冲区有数据，读取数据后，释放空间，继续等待*/ void HandleData1(void){while(1){sem_wait(&sem);printf("Plus:%d+%d=%d\n",stack[size][0],stack[size][1],stack[size][0]+stack[size][1]);--size;}}void HandleData2(void){while(1){sem_wait(&sem);printf("Multiply:%d*%d=%d\n",stack[size][0],stack[size][1],stack[size][0]*stack[size][1]);--size;}}int main(void){pthread_t t1,t2,t3,t4;sem_init(&sem,0,0);pthread_create(&t1,NULL,(void *)HandleData1,NULL);pthread_create(&t2,NULL,(void *)HandleData2,NULL);pthread_create(&t3,NULL,(void *)ReadData1,NULL);pthread_create(&t4,NULL,(void *)ReadData2,NULL);/* 防止程序过早退出，让它在此无限期等待*/pthread_join(t1,NULL);}在Linux下，用命令gcc -lpthread sem.c -o sem生成可执行文件sem。
第2章信号量概念和互斥
• signal(s) signal(semaphore *s) { s.value ++; 操作描述：
}
if (s.value<=0) wakeup(s.list);
signal原语的操作主要动作是： (1) s.value加1； (2) 若s.value加1后，结果大于零，进程继续执行； (3) 若s.value加1，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。
wait(mutex) 临界区(CS) signal(mutex) 剩余区 进程互斥 模型
}
mxh
用信号量实现进程互斥
利用信号量能方便地解决临界区问题。 设有n个进程，用数组P(i)表示，设与n个进程共享的临界 资源对应的互斥信号量为s。信号量初始化为1，表示初始状 态时共享资源是空闲的。只需把各个进程临界区的程序段置 于wait(s)和signal(s)之间即可实现n个进程的互斥。 进程P（1） …
6 ）s ＋1 ＝2 释放资源
signal(s)
signal(s)
4 ） s ＋1 ＝0
5 ）s ＋1 ＝1
释放资源
临界区
唤醒P3
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2. 利用信号量实现前趋关系 P1 () { …. S1; //语句S1 …. }
P2 () { …. S2; //语句2 …. }
希望 S1 S2，只需使进程P1和P2共享一个公用信号量S=0， 将signal(S)放在语句S1后，将wait(S)放在语句S2前。
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• 互斥问题中
–对信号量mutex必须设置一次初值，初值必
须为1。
–wait、signal 原语操作应该分别紧靠临界区的头 部和尾部。 –wait、signal 原语操作必须成对出现，而且它们 同处于同一个进程中。
ucos信号量用法
ucos信号量用法在很多嵌入式系统中，ucos操作系统被广泛应用。
在ucos中，信号量是一种常用的同步机制，用于控制对共享资源的访问。
本文将介绍ucos信号量的用法、应用场景以及注意事项，帮助读者更好地理解和使用信号量。
1.ucos信号量简介ucos信号量是一种计数信号量，它用于在多个任务之间实现互斥访问共享资源。
信号量的值表示可用资源的数量。
当一个任务需要访问共享资源时，信号量的值会减1；当任务释放资源后，信号量的值会加1。
当信号量的值为0时，表示没有可用资源，此时其他任务需要等待。
2.ucos信号量使用方法在ucos中，信号量的使用方法如下：（1）初始化信号量：在使用信号量之前，需要对其进行初始化。
可以使用OS_SemCreate函数创建一个信号量，并设置初始值。
（2）申请信号量：当任务需要访问共享资源时，使用OS_SemWait函数申请信号量。
如果信号量值为0，任务将进入等待状态，直到其他任务释放资源。
（3）释放信号量：当任务完成资源访问后，使用OS_SemSignal函数释放信号量。
这样可以通知其他任务有可用资源可供使用。
3.ucos信号量应用场景信号量主要用于以下场景：（1）多任务互斥访问共享资源：当多个任务需要访问同一共享资源时，可以使用信号量实现互斥访问，避免数据冲突和程序崩溃。
（2）设备驱动程序：在设备驱动程序中，可以使用信号量控制设备的访问权限，确保设备在多个任务间安全地共享。
（3）生产者消费者问题：在生产者消费者问题中，信号量可以用于实现生产者和消费者之间的同步，确保生产的商品不被消费过多或过少。
4.ucos信号量注意事项（1）在使用信号量时，需要注意资源的分配和释放要成对出现，避免悬空信号量。
（2）当信号量用于多任务互斥访问时，要注意任务的优先级设置，避免高优先级任务长时间阻塞低优先级任务。
（3）避免在一个任务中多次申请和释放同一个信号量，导致系统资源浪费。
总之，ucos信号量在嵌入式系统中发挥着重要作用。
信号量用途
信号量用途信号量是操作系统中的一种同步机制，用于解决多个进程或线程之间的并发访问问题。
它主要用于实现进程间的互斥和同步操作，保证临界资源的正确访问和共享。
信号量的用途非常广泛，以下是一些常见的应用场景：1. 进程同步：多个进程之间的交互需要进行同步，以保证数据的正确处理。
信号量可以用来控制进程的执行顺序，使得进程能够按照预定的顺序执行，避免出现数据竞争和死锁的情况。
2. 临界资源的互斥访问：当多个进程或线程共享同一个临界资源时，为了保证数据的一致性，需要通过信号量来实现对临界资源的互斥访问。
当一个进程或线程正在使用临界资源时，通过增加信号量的值来表示资源被占用，其他进程或线程需要使用该资源时，会尝试减小信号量的值，如果信号量小于0则表示资源已被占用，进程或线程需要等待，直到资源被释放。
3. 生产者-消费者问题：在生产者-消费者模型中，生产者负责生产资源，消费者负责消费资源。
为了保证生产者和消费者的协作，需要使用信号量来进行同步控制。
生产者在生产资源时，会通过增加信号量的值来表示资源的可用数量增加；消费者在消费资源时，会通过减小信号量的值来表示资源的可用数量减少。
当信号量的值小于0时，表示资源不足，消费者需要等待。
4. 互斥锁实现：在并发编程中，为了保证对共享资源的互斥访问，可以使用二进制信号量来实现互斥锁。
当一个线程获得互斥锁时，其他线程需要等待，直到锁被释放。
这样可以避免多个线程同时修改共享资源，造成数据的不一致性。
5. 线程池管理：线程池是一种常用的多线程编程模型，通过限制同时执行的线程数量，可以有效地控制系统的负载。
信号量可以用来实现对线程池中线程数量的控制，当线程池中的线程空闲时，信号量的值增加，可以接受新的任务；当线程池中的线程正在执行任务时，信号量的值减少，不再接受新的任务。
6. 顺序控制：在某些情况下，需要保证多个任务按照特定的顺序执行。
信号量可以用来实现对任务执行顺序的控制，当某个任务完成时，通过增加信号量的值来触发下一个任务的执行。
信号量机制DOWN操作和UP操作的详细说明
信号量机制DOWN操作和UP操作的详细说明DOWN操作：linux内核。
信号DOWN例如，下⾯的操作：void down(struct semaphore *sem); //不间断int down_interruptible(struct semaphore *sem);//可中断int down_killable(struct semaphore *sem);//睡眠的进程能够由于受到致命信号⽽被唤醒，中断获取信号量的操作。
int down_trylock(struct semaphore *sem);//试图获取信号量，若⽆法获得则直接返回1⽽不睡眠。
返回0则表⽰获取到了信号量int down_timeout(struct semaphore *sem,long jiffies);//表⽰睡眠时间是有限制的。
假设在jiffies指明的时间到期时仍然⽆法获得信号量，则将返回错误码。
在以上四种函数中，驱动程序使⽤的最频繁的就是down_interruptible函数，下⾯将对该函数进⾏分析。
down_interruptible函数的定义例如以下：int down_interruptible(struct semaphore *sem){unsigned long flags;int result = 0;spin_lock_irqsave(&sem->lock,flags);if (likely(sem->count> 0))sem->count--;elseresult =__down_interruptible(sem);spin_unlock_irqrestore(&sem->lock,flags);return result;}函数分析：函数⾸先通过spin_lock_irqsave的调⽤来保证对sem->count操作的原⼦性。
假设count>0。