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操作系统pv操作(为什么在操作系统中引入信号量及P、V操作?)

时间:2024-04-06 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 电脑基础

信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制,包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。p操作和v操作是不可中断的程序段,称为原语。且在P,V愿语执行期间不允许有中断的发生。当一个进程想要进入临界区时,它必须先执行P原语操作以将信号量sem减1,在进程完成对临界区的操作后,它必须执行V原语操作以释放它所占用的临界区。

有谁知道,进程调度什么是P操作和V操作

PV操作,计算机进程调度的操作之一,属于非常低级的系统原语。
详细解释看这里:http://apps.hi.baidu.com/share/detail/2253938

1. 动态重定位
2. 对
3. 错

为什么在操作系统中引入信号量及P、V操作?

在操作系统理论中有一个非常重要的概念叫做P,V原语。在我们研究进程间的互斥的时候经常会引入这个概念,将P,V操作方法与加锁的方法相比较,来解决进程间的互斥问题。实际上,他的应用范围很广,他不但可以解决进程管理当中的互斥问题,而且我们还可以利用此方法解决进程同步与进程通信的问题。 [一]P,V原语理论 阐述P,V原语的理论不得不提到的一个人便是赫赫有名的荷兰科学家E.W.Dijkstra。如果你对这位科学家没有什么印象的话,提起解决图论中最短路径问题的Dijkstra算法应当是我们再熟悉不过的了。P,V原语的概念以及P,V操作当中需要使用到的信号量的概念都是由他在1965年提出的。 信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制,包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。信号量为一个整数,我们设这个信号量为:sem。很显然,我们规定在sem大于等于零的时候代表可供并发进程使用的资源实体数,sem小于零的时候,表示正在等待使用临界区的进程的个数。根据这个原则,在给信号量附初值的时候,我们显然就要设初值大于零。 p操作和v操作是不可中断的程序段,称为原语。P,V原语中P是荷兰语的Passeren,相当于英文的pass, V是荷兰语的Verhoog,相当于英文中的incremnet。 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。 需要提醒大家一点就是P,V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。且在P,V愿语执行期间不允许有中断的发生。 对于具体的实现,方法非常多,可以用硬件实现,也可以用软件实现。我们采用如下的定义: procedure p(var s:samephore); { s.value=s.value-1; if (s.value<0) asleep(s.queue); } procedure v(var s:samephore); { s.value=s.value+1; if (s.value<=0) wakeup(s.queue); } 其中用到两个标准过程: asleep(s.queue);执行此操作的进程控制块进入s.queue尾部,进程变成等待状态 wakeup(s.queue);将s.queue头进程唤醒插入就绪队列 对于这个过程,s.value初值为1时,用来实现进程的互斥。 虽软说信号量机制毕加锁方法要好得多,但是也不是说它没有任何的缺陷。由此我们也可以清晰地看到,这种信号量机制必须有公共内存,不能用于分布式操作系统,这是它最大的弱点。 [二]P,V原语的应用 正如我们在文中最开始的时候提到的,P,V原语不但可以解决进程管理当中的互斥问题,而且我们还可以利用此方法解决进程同步与进程通信的问题。 (1)用P V原语实现进程互斥 把临界区置于P(sem) 和V(sem)之间。当一个进程想要进入临界区时,它必须先执行P原语操作以将信号量sem减1,在进程完成对临界区的操作后,它必须执行V原语操作以释放它所占用的临界区。从而就实现了进程的互斥: 具体的过程我们可以简单的描述如下: PA: P(sem) ; V(sem) PB: P(sem) ; V(sem) (2) 用P V原语实现进程同步 进程同步问题的解决同样可以采用这种操作来解决,我们假设两个进程需要同步进行,一个进程是计算进程,另一个进程是打印进程,那么这个时候两个进程的定义可以表示为: PC(表示计算进程) A: local buf repeat buf=buf until buf=空 计算 得到计算结果 buf=计算结果 goto A PP:(表示打印进程) B: local pri repeat pri=buf until pri!=空 打印buf中的数据 清除buf中的数据 goto B 相应用P,V原语的实现过程为: PA: deposit(data) Begin local x P(bufempty) 按FIFO方式选择一个空缓冲区buf(x) buf(x)=data buf(x)置满标记 V(buffull) end PB:remove(data) Begin local x P(buffull) 按FIFO方式选择一个装满 数据的缓冲区buf(x) data=buf(x) buf(x)置空标记 V(bufempty) end (3)用P V原语实现进程通信 我们以邮箱通信为例说明问题: 邮箱通信满足的条件是: <1>;发送进程发送消息的时候,邮箱中至少要有一个空格能存放该消息。 <2>;接收进程接收消息时,邮箱中至少要有一个消息存在。 发送进程和接收进程我们可以进行如下的描述: Deposit(m)为发送进程,接收进程是remove(m). Fromnum为发送进程的私用信号量,信箱空格数n。mesnum为接收进程的私用信号量,初值为0. Deposit(m): Begin local x P(fromnum) 选择空格x 将消息m放入空格x中 置格x的标志为满 V(mesnum) end Remove(m) Begin local x P(mesnum) 选择满格x 把满格x中的消息取出放m中 置格x标志为空 V(fromnum) end
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