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 L2

2、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。爸爸放苹果，妈妈放桔子，儿子吃桔子、苹果。

参考答案：

第一步：确定进程

4个进程Father（爸爸）、Mother（妈妈）、Son（儿子）、Daughter（女儿）

Father进程：

将苹果放入盘中

Mother进程：

●将桔子放入盘中

Son进程：

●从盘中取出桔子

●吃桔子

Daughter进程：

●从盘中取出苹果

●吃苹果

第二步：确定进程的同步、互斥关系

●同步：Father当盘中无水果时，才可以将苹果放入盘中

●同步：Mother当盘中无水果时，才可以将桔子放入盘中

●同步：Son当盘中有桔子时，才可以从盘中取出桔子

●同步：Daughter当盘中有苹果时，才可以从盘中取出苹果第三步：设置信号量

●盘中无水果，Sp，初值1

●盘中有桔子，So，初值0

●盘中有苹果，Sa，初值0

第四步：用伪代码描述

begin

Sp,So,Sa：semaphore;

Sp :=1;

So :=0;

Sa :=0;

cobegin

Father ( );

Mother ( );

Son ( );

Daughter ( );

coend;

end;

process Father ( )

begin

L1: P（Sp）;

将苹果放入盘中；

V（Sa）;

goto L1;

end;

process Mother ( )

begin

L2: P（Sp）;

将桔子放入盘中；

V（So）;

goto L2;

end;

process Son ( )

begin

L3: P（So）;

从盘中取出桔子；

V（Sp）

吃桔子；

goto L3；

end;

process Daughter ( )

begin

L4: P（Sa）;

从盘中取出苹果；

V（Sp）

吃苹果；

goto L4；

end;

（2）

第一步：确定进程

3个进程Father（爸爸）、Mother（妈妈）、Son（儿子）

Father进程：

●将苹果放入盘中

Mother进程：

●将桔子放入盘中

Son进程：

●从盘中取出水果（桔子或苹果）

●吃水果（桔子或苹果）

第二步：确定进程的同步、互斥关系

●同步：Father当盘中无水果时，才可以将苹果放入盘中

●同步：Mother当盘中无水果时，才可以将桔子放入盘中

●同步：Son当盘中有水果（桔子或苹果）时，才可以从盘中取出水果

第三步：设置信号量

●盘中无水果，empty，初值1

●盘中有水果（桔子或苹果），full，初值0

第四步：用伪代码描述

begin

empty, full：semaphore;

empty:=1;

full :=0;

cobegin

Father ( );

Mother ( );

Son ( );

coend;

end;

process Father ( )

begin

L1: P（empty）;

将苹果放入盘中；

V（full）;

goto L1;

end;

process Mother ( )

begin

L2: P（empty）;

将桔子放入盘中；

V（full）;

goto L2;

end;

process Son ( )

begin

L3: P（full）;

从盘中取出水果;

V（empty）;

吃水果;

goto L3；

end;

3.某工厂有一个可以存放设备的仓库，总共可以存放10台设备。生产的每一台设备都必

须入库，销售部门可从仓库提出设备供应客户。设备的入库和出库都必须借助运输工具。

现只有一台运输工具，每次只能运输一台设备。请设计一个能协调工作的自动调度管理系统。

参考答案：

第一步：确定进程

可以为入库（Pin）和出库（Pout）各设置一个进程

Pin进程：

●生产了一台设备

●使用运输工具入库

Pout进程：

●使用运输工具出库