2017-PV原语练习.docxVIP

　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。?????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;??---------------------------------------------?举例说明：??????例1：某超市门口为顾客准备了100辆手推车，每位顾客在进去买东西时取一辆推车，在买完东西结完帐以后再把推车还回去。试用P、V操作正确实现顾客进程的同步互斥关系。???? 分析：把手推车视为某种资源，每个顾客为一个要互斥访问该资源的进程。因此这个例子为PV原语的第二种应用类型。???? 解：?semaphore?S_CartNum;????// 空闲的手推车数量，初值为100void? consumer(void)????// 顾客进程{????P(S_CartNum);???买东西;???结帐;???V(S_CartNum);?}??????例2：桌子上有一个水果盘，每一次可以往里面放入一个水果。爸爸专向盘子中放苹果，儿子专等吃盘子中的苹果。把爸爸、儿子看作二个进程，试用P、V操作使这两个进程能正确地并发执行。???? 分析：爸爸和儿子两个进程相互制约，爸爸进程执行完即往盘中放入苹果后，儿子进程才能执行即吃苹果。因此该问题为进程间的同步问题。???? 解：?semaphore? S_PlateNum;? // 盘子容量，初值为1semaphore? S_AppleNum;??// 苹果数量，初值为0void? father( )??// 父亲进程{??? while(1)??? {??????? P(S_PlateNum);??????? 往盘子中放入一个苹果;??????? V(S_AppleNum);??? }?}void? son( )???// 儿子进程{??? while(1)??? {??????? P(S_AppleNum);??????? 从盘中取出苹果;??????? V(S_PlateNum);??????? 吃苹果；??? }?}?---------------