计算机操作系统PV原语分析.doc

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。但是，桌子上总共只有5支筷子，在每人两边分开各放一支。哲学家们在肚子饥饿时才试图分两次从两边拾起筷子就餐。条件：(1) 只有拿到两支筷子时，哲学家才能吃饭。(2) 如果筷子已在他人手上，则该哲学家必须等待到他人吃完之后才能拿到筷子。(3) 任一哲学家在自己未拿到两支筷子吃饭之前，决不放下自己手中的筷子。试:(1)　描述一个保证不会出现两个邻座同时要求吃饭的通信算法。(2)　描述一个既没有两邻座同时吃饭，又没有人饿死（永远拿不到筷子）的算法。(3) 在什么情况下，5 个哲学家全部吃不上饭？解答：（1）、设信号量c[0]~c[4],初始值均为1,分别表示i号筷子被拿(i=0,1,2,3,4),send(i):第i个哲学家要吃饭beginP(c[i]);P(c[i+1 mod 5]);eat;V(c[i+1 mod 5]);V(c[i]);End;该过程能保证两邻座不同时吃饭,但会出现5个哲学家一人拿一只筷子,谁也吃不上饭的死锁情况.（2）、解决的思路如下:让奇数号的哲学家先取右手边的筷子,让偶数号的哲学家先取左手边的筷子.这样,任何一个哲学家拿到一只筷子之后,就已经阻止了他邻座的一个哲学家吃饭的企图,除非某个哲学家一直吃下去,否则不会有人会饿死.send(i):第i个哲学家要吃饭BeginIf i mod 2==0 then{P(c[i]),P(c[i+1 ]mod 5))eat;V(c[i],c[i+1 mod 5])}Else{ P(c[i+1 mod 5])P(c[i])EatV(c[i+1 mod 5])V(c[i])}End PV原语实现互斥与同步 2008年09月19日 星期五 17:28 PV原语的含义　　P操作和V操作是不可中断的程序段，称为原语。PV原语及信号量的概念都是由荷兰科学家E.W.Dijkstra提出的。信号量sem是一整数，sem大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但sem小于零时则表示正在等待使用临界区的进程数。　　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