《操作系统原理》算法-m
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m序列快速生成算法
m序列快速生成算法摘要：1.m 序列的概述2.m 序列快速生成算法的原理3.m 序列快速生成算法的具体步骤4.m 序列快速生成算法的应用案例5.m 序列快速生成算法的优缺点分析正文：一、m 序列的概述m 序列，也被称为m 序列数列，是一种在数学和计算机科学中经常出现的数列。
它的定义是：从1 开始，每个数都是前两个数之和。
例如，前几个m 序列数为：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,...。
m 序列具有很多有趣的性质，如斐波那契数列、卢卡斯数列等，因此在各个领域都有广泛的应用。
二、m 序列快速生成算法的原理m 序列快速生成算法是一种高效生成m 序列的方法，其原理是利用数学递推关系式，通过迭代计算来快速生成m 序列。
m 序列的递推关系式为：F(n) = F(n-1) + F(n-2)，其中F(n) 表示第n 个m 序列数。
通过这个递推关系式，我们可以从已知的前两个m 序列数开始，逐步计算出后续的m 序列数。
三、m 序列快速生成算法的具体步骤1.初始化两个变量a 和b，分别表示m 序列的前两个数。
2.使用递推关系式F(n) = F(n-1) + F(n-2)，计算出第n 个m 序列数。
3.将计算出的第n 个m 序列数赋值给变量a，并将变量b 的值赋给变量a。
4.重复步骤2 和3，直到计算出所需的m 序列数。
四、m 序列快速生成算法的应用案例m 序列快速生成算法在很多领域都有应用，如计算机图形学、数据压缩、金融分析等。
以计算机图形学为例，m 序列可以用来生成光滑的曲线和曲面，提高图形的质量。
在数据压缩中，m 序列可以用来压缩数据，减少存储空间。
在金融分析中，m 序列可以用来预测股票价格等。
五、m 序列快速生成算法的优缺点分析优点：1.m 序列快速生成算法计算速度快，能够高效地生成m 序列。
2.m 序列具有很多有趣的性质，因此在各个领域都有广泛的应用。
缺点：1.m 序列快速生成算法的计算过程较为复杂，需要处理递推关系式。
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》
《操作系统原理》授课教案-《操作系统原理》操作系统原理授课教案 - 操作系统原理一、教学目标本课程的教学目标主要包括以下几个方面：1. 了解和掌握操作系统的基本概念和原理；2. 熟悉操作系统的常见功能和特性；3. 掌握操作系统的设计和实现方法；4. 培养学生对操作系统的分析和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容将涵盖以下几个模块：1. 操作系统概述- 操作系统的定义和作用- 操作系统的发展历程- 操作系统的分类和特点2. 进程管理- 进程和线程的概念- 进程调度算法和实现- 进程同步和互斥3. 存储管理- 内存管理的基本原理- 内存分配和回收算法- 虚拟内存的实现和管理4. 文件系统- 文件系统的组成和结构- 文件的存储和访问方式- 文件系统的管理和维护5. 设备管理- 设备管理的基本原理- 设备驱动程序的设计和实现- 设备的分配和调度三、教学方法本课程将采用以下教学方法：1. 理论授课：介绍操作系统的基本概念和原理，并通过案例分析进行实际应用的讲解。
2. 实践操作：通过实际操作和编程练，加深学生对操作系统的理解和掌握。
3. 分组讨论：组织学生进行小组讨论，共同分析和解决操作系统相关的问题。
四、教学评估本课程的评估方式将包括以下几个方面：1. 课堂表现：考察学生对操作系统知识的掌握情况和参与讨论的主动性。
2. 实验报告：评估学生在实践操作和编程练中的实际能力和成果。
3. 期末考试：综合考察学生对操作系统的理论知识和应用能力。
五、教学资源本课程的教学资源包括以下几个方面：1. 教材：选用经典的操作系统教材作为参考书。
2. 讲义：提供详细的课堂讲义，帮助学生更好地理解和研究。
3. 实验环境：提供适合操作系统实验的计算机环境和工具。
六、教学进度安排本课程的教学进度安排如下：七、参考资料1. 牛津大学计算机科学系，操作系统原理教学课程手册。
2. 郁才根，操作系统简明教程，清华大学出版社，2018。
《操作系统原理》课程教学大纲
附件1:《操作系统原理》课程教学大纲制定(修订)人: 李灿平、郭亚莎制定(修订)时间: 2006年 7 月所在单位: 信息工程学院一、课程基本信息三、教学内容及基本要求第一章绪论本章简要介绍操作系统的基本概念、功能、分类以及发展历史。
同时讨论研究操作系统的几种观点。
§1.1 操作系统的概念本节介绍操作系统的基本概念，什么是操作系统以及操作系统与硬件软件的关系。
本节重点：操作系统与硬件软件的关系。
本节要求学生理解什么是操作系统，掌握操作系统与硬件软件的关系。
§1.2 操作系统的历史本节按器件工艺介绍操作系统的发展历史。
本节重点：多道程序系统的概念。
本节要求学生了解操作系统的发展历史，理解多道程序系统概念。
§1.3 操作系统的基本类型本节介绍常见的操作系统的类型、特点及适用的对象。
本节重点：批处理操作系统、分时系统、实时系统。
本节要求学生掌握上述三大操作系统的特点及适用对象。
§1.4 操作系统功能本节简单介绍操作系统的五个功能。
处理机管理，存储管理，设备管理，信息管理（文件系统管理）和用户接口。
本节要求学生了解上述功能。
§1.5 计算机硬件简介本节简单介绍计算机硬件系统。
本节要求学生自修。
§1.6 算法的描述本节介绍操作系统管理计算机系统的有关过程所用的描述算法。
本节要求学生掌握本书所采用的描述算法。
§1.7 研究操作系统的几种观点本节介绍研究操作系统的几种观点。
系统管理的观点，用户界面观点和进程管理观点。
本节要求学生了解上述三种观点。
第二章操作系统用户界面本章主要讨论操作系统的两个用户接口，并以UNIX系统为例，简单介绍用户接口的使用操作方法。
§2.1 作业的基本概念本节介绍作业的基本概念，什么是作业及作业组织（结构）。
本节重点：作业的基本概念。
本节要求学生掌握作业的基本概念，了解作业的组织。
§2.2 作业的建立本节介绍作业的几种输入方式和作业的建立过程。
《操作系统原理》课程标准
理、动态链接和共享的概念；掌握存储体系的概念、存储管理的任务、页式 存储管理和段式存储管理的实现原理和地址变换、虚拟存储技术、页面置换 算法； 7 8 9 10 了解设备分类、I/O 系统；理解缓冲技术和 Spooling 系统及磁盘调度算法； 掌握 I/O 控制方式、设备分配技术； 了解文件的概念、文件系统的主要操作、文件系统的安全性；理解文件系统 的功能；掌握文件及其分类、文件的逻辑结构和物理结构的概念，文件、目 录及目录结构； 理解外存的组织形式、文件存储空间的管理方法； 理解联机命令接口、命令解释程序；掌握 Shell 命令语言、系统调用；
（2）知识目标 序号 1 2 3 4 5 6 知 识 目 标
掌握操作系统基本概念、特征、类型、功能和组织结构； 理解程序的并发执行及其特征；掌握多道程序设计、并发、进程的概念、进 程的状态及其转换、进程控制原语； 理解临界资源、临界区概念、信号量机制、PV 操作及其应用、进程间的通 信；掌握进程的同步与互斥实现方法；了解进程通信、线程的概念； 掌握作业调度和进程调度算法、理解处理机调度的层次； 掌握死锁的概念与必要条件、死锁的预防与避免、资源分配图； 了解分区管理方案、段页式存储管理、覆盖技术；理解交换技术、局部性原
模 概论 用户接口 进程管理 处理机调度与死锁 进程同步 存储管理 设备管理 文件管理 磁盘存储器管理 综合 合计 3、能力训练项目设计
块
名
称
学 时 4 4 6 6 6 8 6 6 4 2 52
根据模块内容，可将多个单元的训练要求综合考虑，设计内含多个训练任务的、具有 平行、递进关系或包含关系的一级训练项目。训练的形式包扩示范讲解，课堂练习和课外作 业。
2、课程内容设计 （1）设计的整体思路：主要内容以操作系统的功能为单位组织教学模块，兼顾篇幅进 一步细分。各模块内容相对独立，以利学习进度的控制。针对本课程理论性强、概念繁多、 知识面广的特点，各单元的学习从提出实际问题开始，引出相应的概念，介绍解决问题的方 法和技术， 并在讲授中对理论概念辅以相应的练习以加深理解和融会贯通。 据此将课程划分 为下列模块。 （2）模块设计表：
操作系统原理算法me
while（1） {
P(Sin）; 将数放入S; V(Sout); }
2023/11/7
copy：
put：
while（1） {
P(Sout）; P(Tin）; 将数从S放入T; V(Tout);
V(Sin);
}
进程同步互斥
while（1） {
P(Tout）; 将数从T取走; V(Tin); }
23
【思考题】
P(S)：表示申请一个资源 V(S)：表示释放一个资源。
信号量的初值应该大于等于0
2023/11/7
进程同步互斥
9
2) P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个 V操作
当为互斥操作时，它们同处于同一进程 当为同步操作时，则不在同一进程中出现
如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P操作的顺序 至关重要。
2023/11/7
进程同步互斥
31
问题的解
P：
Q：
i = 0;
j = 0;
while (1)
while (1)
{ 生产产品;
{ P(S2);
P(S1); P(mutex);
往Buffer [i]放产品;
P(mutex); 从Buffer[j]取产品;
j = (j+1) % n;
i = (i+1) % n;
2023/11/7
进程同步互斥
1
整型信号量
• 定义一个整数S，仅能通过两个原子操作来 访问：
wait(S): while S<=0 then do no-op S := S – 1;
Signal(S): S := S + 1;
很明显，不满足让权等待。
P(Sin）; 将数放入S; V(Sout); }
2023/11/7
copy：
put：
while（1） {
P(Sout）; P(Tin）; 将数从S放入T; V(Tout);
V(Sin);
}
进程同步互斥
while（1） {
P(Tout）; 将数从T取走; V(Tin); }
23
【思考题】
P(S)：表示申请一个资源 V(S)：表示释放一个资源。
信号量的初值应该大于等于0
2023/11/7
进程同步互斥
9
2) P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个 V操作
当为互斥操作时，它们同处于同一进程 当为同步操作时，则不在同一进程中出现
如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P操作的顺序 至关重要。
2023/11/7
进程同步互斥
31
问题的解
P：
Q：
i = 0;
j = 0;
while (1)
while (1)
{ 生产产品;
{ P(S2);
P(S1); P(mutex);
往Buffer [i]放产品;
P(mutex); 从Buffer[j]取产品;
j = (j+1) % n;
i = (i+1) % n;
2023/11/7
进程同步互斥
1
整型信号量
• 定义一个整数S，仅能通过两个原子操作来 访问：
wait(S): while S<=0 then do no-op S := S – 1;
Signal(S): S := S + 1;
很明显，不满足让权等待。
操作系统原理课后习题答案
操作系统原理作业第1章1-2 批处理系统和分时系统各有什么特点？为什么分时系统的响应比较快？答：在批处理系统中操作人员将作业成批装入计算机并由计算机管理运行，在程序的运行期间用户不能干预，因此批处理系统的特点是：用户脱机使用计算机，作业成批处理，系统内多道程序并发执行以及交互能力差。
在分时系统中不同用户通过各自的终端以交互方式共同使用一台计算机，计算机以“分时”的方法轮流为每个用户服务。
分时系统的主要特点是：多个用户同时使用计算机的同时性，人机问答方式的交互性，每个用户独立使用计算机的独占性以及系统响应的及时性。
分时系统一般采用时间片轮转的方法使一台计算机同时为多个终端用户服务，因此分时系统的响应比较快。
1-4什么是多道程序设计技术？试述多道程序运行的特征。
答：多道程序设计技术是指同时把多个作业（程序）放入内存并允许它们交替执行和共享系统中的各类资源；当一道程序因某种原因（如I/O 请求）而暂停执行时，CPU 立即转去执行另一道程序。
多道程序运行具有如下特征：多道计算机内存中同时存放几道相互独立的程序。
宏观上并行：同时进入系统的几道程序都处于运行过程中，它们先后开始了各自的运行但都未运行完毕。
微观上串行：从微观上看内存中的多道程序轮流或分时地占有处理机，交替执行。
1-6操作系统的主要特性是什么？为什么会有这样的特性？答：并发性，共享性，异步性，虚拟性，这些特性保证了计算机能准确的运行，得出想要的结果。
1-7（1）工作情况如图。
（2）CPU有空闲等待，它发生在100 ms150 ms时间段内，此时间段内程序A 与程序B都在进行I/O操作。
（3）程序A无等待现象，程序B在0 ms50 ms时间段与180 ms200 ms时间段内有等待现象。
第2章2-1 什么是操作系统虚拟机？答：在裸机上配置了操作系统程序后就构成了操作系统虚拟机2-3 什么是处理机的态？为什么要区分处理机的态？答：处理机的态，就是处理机当前处于何种状态，正在执行哪类程序。
中山大学《操作系统原理》
中山大学信息科学与技术学院计算机科学系 中山大学信息科学与技术学院计算机科学系课程教学大纲《操作系统原理》课程教学大纲课程名称：操作系统原理类别：专业必修课授课对象：本科生总学时：72学时适用专业：计算机科学与技术/信息安全开课学期：第五学期编写人员：丘静玉审核人员：印鉴编写日期：2006年4月一、教学目的操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，其他所有的系统软件和应用软件都必须依赖于操作系统的支持。
《操作系统原理》是计算机学科各相关专业的重要的必修课程之一，它在计算机知识结构中有着极其重要的地位和作用，可为学生较全面地建立起关于计算机系统的概念。
学生通过学习本课程应该达到以下目标：1.掌握操作系统的基本概念、原理、技术和方法，深入了解操作系统在计算机系统中的地位及作用，以及它与硬件和其它软件之间的关系，进而了解操作系统控制整个计算机系统执行的全过程，具有操作系统的整体概念。
2.能用程序设计语言编写、调试和运行操作系统的主要算法和功能模块。
3.了解一个以上主流操作系统的实现技术，熟练掌握应用。
4.获取知识的同时，掌握学科的基本规律及研究方法，初步培养自我拓展知识和运用知识的能力。
总之，本课程要求学生全面地了解和掌握操作系统的目标、作用和模型，从资源管理的角度领会操作系统的功能和实现过程，使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力，鼓励并初步培养学生的研究精神和能力。
二、教材选择1. 教学内容概述《操作系统原理》讲述操作系统的基本概念、原理和方法，其课程内容应包含《中国计算机科学与技术学科课程2002》（简称CCC2002）里列举的知识体系：CS-OS1至8。
从资源管理的角度来说，课程内容主要围绕操作系统的几个基本功能展开：（1） 操作系统概述：介绍操作系统的基本概念、目标、功能、发展历史和类型、操作系统的主要成就以及现代操作系统的特点等。
（2） 处理器管理：在进程概念的基础上讨论进程描述、进程控制、进程同步和互斥、死锁、饿死、线程、处理器调度等问题。
操作系统学习资料-第一章 绪论-操作系统原理
显著增长
1.2 操作系统的历史
3 多道程序系统
（5）相关技术问题 ① 处理机管理问题：如何分配，使CPU满足要求 ② 内存管理问题：为每道程序分配内存空间 ③ I/O设备管理问题：如何分配I/O设备 ④ 文件管理问题：如何组织程序和数据 ⑤ 作业管理问题：如何组织作业
1.2 操作系统的历史 3 多道程序系统
提交
单选题 1分
Android操作系统来源于（ ）操作系统。
A Linux B Windows C Unix D MAC os
提交
1.1 操作系统概念
1 、操作系统在计算机系统中的地位
高级语言级 汇编语言级 操作系统机器级 指令系统 微程序机器级 数字逻辑级
软件 硬件
单选题 2分
计算机的操作系统是一种（ ）
1.2 作特点 – 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资 源利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片； 计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率 低；
1.2 操作系统的历史
1、手工操作阶段 （无操作系统）
（3）案例：ENIAC计算机 运算速度：1000次/每秒, 数万个真空管, 占地100平方米
单选题 2分
最早的操作系统是（ ）。
A Windows B Linux C Unix D MAC os
提交
前言
一、课程简介 1、《操作系统原理》是计算机专业的核心课程之一， 属于专业基础课，是一门理论与实践并重的课程。 操作系统是计算机系统配置的系统软件之一。它在 整个计算机系统软件中占有中心地位。
输入输出 完成
继续计算
结束中断
1.2 操作系统的历史
3 多道程序系统
（2）多道运行
1.2 操作系统的历史
3 多道程序系统
（5）相关技术问题 ① 处理机管理问题：如何分配，使CPU满足要求 ② 内存管理问题：为每道程序分配内存空间 ③ I/O设备管理问题：如何分配I/O设备 ④ 文件管理问题：如何组织程序和数据 ⑤ 作业管理问题：如何组织作业
1.2 操作系统的历史 3 多道程序系统
提交
单选题 1分
Android操作系统来源于（ ）操作系统。
A Linux B Windows C Unix D MAC os
提交
1.1 操作系统概念
1 、操作系统在计算机系统中的地位
高级语言级 汇编语言级 操作系统机器级 指令系统 微程序机器级 数字逻辑级
软件 硬件
单选题 2分
计算机的操作系统是一种（ ）
1.2 作特点 – 用户独占全机：不出现资源被其他用户占用，资 源利用率低； – CPU等待用户：计算前，手工装入纸带或卡片； 计算完成后，手工卸取纸带或卡片；CPU利用率 低；
1.2 操作系统的历史
1、手工操作阶段 （无操作系统）
（3）案例：ENIAC计算机 运算速度：1000次/每秒, 数万个真空管, 占地100平方米
单选题 2分
最早的操作系统是（ ）。
A Windows B Linux C Unix D MAC os
提交
前言
一、课程简介 1、《操作系统原理》是计算机专业的核心课程之一， 属于专业基础课，是一门理论与实践并重的课程。 操作系统是计算机系统配置的系统软件之一。它在 整个计算机系统软件中占有中心地位。
输入输出 完成
继续计算
结束中断
1.2 操作系统的历史
3 多道程序系统
（2）多道运行
天大《操作系统原理》学习笔记二
主 题题： 《操作系统原理》学习笔记 内 容容：《操作系统原理操作系统原理》》学习笔记学习笔记二二————进程管理进程管理进程管理处理机是计算机系统的核心资源。
操作系统的功能之一就是处理机管理。
计算机系统的效率主要是由处理机决定的。
处理机管理是整个操作系统的核心。
现代计算机系统多数是多道系统，且为单处理机系统。
处理机要同时运行多个作业的程序。
合理有效地管理和分配处理机资源，是操作系统的一个十分重要的任务。
处理机管理就是按照一定策略对处理机进行合理调配、以满足用户作业运行的需要。
为了准确地描述系统内多个作业的运行情况，以及对系统资源的管理和分配的情况，在现代计算机系统中都采用进程的概念。
现代计算机系统都是以进程作为分配资源和独立运行的基本单位。
所以处理机管理实质上是进程管理。
一、进程的基本概念进程的基本概念进程是操作系统中最重要的、最基本的概念。
对操作系统的设计和研究都是以进程作为出发点。
进程的概念是从程序中产生的，但它与程序有着本质的不同。
1、程序的顺序执行程序是“一组有序的操作序列”。
“操作”：机器指令、高级语言中的语句。
“有序”：操作必须按照严格的先后次序进行，必须在前一个操作完成后， 才能执行下一个操作。
一个复杂的程序也可以分为若干个程序段，各个程序段也是依照一定的次序逐个执行。
程序本身具有的顺序执行的特点。
在单道系统中程序执行时，具有顺序执行的特点，所以又把单道系统中的程序称为顺序程序。
顺序程序具有如下特性： 顺序性、程序运行时处理机必须严格按照程序所规定的顺序执行有关操作。
可再现性、如果程序在不同的时间重复执行，只要执行时的初始条件相同，程序运行结果必然相同。
封闭性、程序在运行时独占全部系统资源，这些资源的状态只由程序本身确定，只有该程序的操作才能改变资源的状态。
所以，程序在执行过程中不会受到外界因素的影响。
与时间无关性。
程序的运行结果与它执行的速度无关。
2、程序的并发执行由于通道技术和中断技术的不断完善，计算机系统出现了处理机与外部设备的并行工作方式，使得处理机可以同时运行多个用户的程序。
操作系统原理实训课程学习总结进程调度算法的实验验证与优化
操作系统原理实训课程学习总结进程调度算法的实验验证与优化在操作系统原理实训课程中，我深入学习了进程调度算法，并进行了实验验证与优化。
本文将对我在这门课程中的学习经历进行总结，并重点介绍我在进程调度算法实验方面的实践与优化。
一、学习经历总结在操作系统原理实训课程中，我通过理论学习和实践操作，全面了解了操作系统的基本概念和原理。
我通过学习教材、参与课堂讨论和实验操作，逐渐掌握了进程调度算法的相关知识和应用。
通过对课程的学习，我清楚地认识到进程调度在操作系统中的重要性。
合理的进程调度算法可以提高系统的运行效率和资源利用率，同时保证各个进程的公平性和优先级。
在学习的过程中，我学会了不同的进程调度算法，并了解了它们的特点和适用场景。
二、实验验证与优化为了深入理解和掌握进程调度算法，我进行了一系列的实验验证和优化。
以下是我进行的几个主要实验：1. 实验一：先来先服务（FCFS）调度算法通过模拟多个进程同时到达一个处理器，我验证了先来先服务调度算法的运行情况。
根据实验结果，我发现在进程的运行时间差异较大时，先来先服务调度算法可能会导致平均等待时间较长的问题。
为了优化这一问题，我尝试了引入响应比和时间片轮转等策略来改善进程调度效果。
2. 实验二：短作业优先（SJF）调度算法通过模拟多个进程以不同的作业时间到达处理器，我验证了短作业优先调度算法的运行情况。
实验结果表明，在作业时间相差较大时，短作业优先调度算法能够有效减少平均等待时间。
但是，当出现长作业阻塞短作业的情况时，短作业优先调度算法可能产生饥饿现象。
因此，在优化中，我考虑了引入抢占式调度策略以降低长作业优先级，解决饥饿问题。
3. 实验三：优先级调度算法通过设置不同优先级的进程，我验证了优先级调度算法的运行情况。
实验结果表明，优先级调度算法能够有效地保证高优先级进程的运行权。
但是，在进程优先级设置不当或者优先级反转等情况下，该算法可能产生不公平性问题。
为了解决这个问题，我优化了进程的优先级计算方法，采用动态调整的方式来提高调度算法的公平性。
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P(S)：表示申请一个资源 V(S)：表示释放一个资源。
信号量的初值应该大于等于0
2020/11/2
ppt课件
9
2) P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个 V操作
当为互斥操作时，它们同处于同一进程 当为同步操作时，则不在同一进程中出现
如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P操作的顺序 至关重要。
ppt课件
7
信号量及P、V操作讨论
对于两个并发进程，互斥信号量的值仅 取1、0和－1三个值
• 若MUTEX＝1表示没有进程进入临界 区
• 若MUTEX＝0表示有一个进程进入临 界区
• 若MUTEX＝－1表示一个进程进入临
界区，另一个进程等待进入。
2020/11/2
ppt课件
8
1) 信号量的物理含义： S>0表示有S个资源可用 S=0表示无资源可用 S<0则| S |表示S等待队列中的进程个数
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5
信号量的使用
• 必须置一次且只能置一次初值 • 初值不能为负数 • 只能执行P、V操作
2020/11/2
ppt课件
6
用P、V操作解决进程间互斥问题
P1
P(mutex) V(mutex) 互斥区
2020/11/2
P2
P(mutex) V(mutex)
P3 P(mutex) V(mutex)
}
}
2020/11/2
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4
Signal（V操作）
signal(s) { s.value = s.value +1; if (s.value < = 0) { wakeup(S.L); //唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程 //改变其状态为就绪态并将其插入就绪队列
} }
2020/11/2
设有两个信号量SB、SC，初值均为０ Pa： Pb： Pc：
… V(SB); V(SC);
P(SB); …
P(SC) …
2020/11/2
ppt课件
14
【思考题1】
如图，试用信号量实现这三个进 程的同步。
2020/11/2
ppt课件
15
解
设有两个信号量S1、S2，初值均为０
P1： P2： P3：
• 两个进程的同步可以描述如下：
2020/11/2
ppt课件
21
【思考题】
1.用P.V操作解决下图之同步问题
提示：分别考虑对缓冲区S和T的同步，再 合并考虑
get copy
put
s
t
2020/11/2
ppt课件
22
解
• 设置四个信号量Sin=1，Sout=0，Tin=1，Tout=0；
get：
while（1） {
…
P4： P(S4); …
V(S5)；
P5： P(S5); P(S5); … V(S6);
P6： P(S6); P(S6); …
V(S4); V(S6); V(S5)
2020/11/2
ppt课件
18
共享缓冲区的进程的同步
• 设某计算进程CP和打印进程IOP共用一个单 缓冲区，CP进程负责不断地计算数据并送 入缓冲区T中，IOP进程负责不断地从缓冲 区T中取出数据去打印。
…
…
P(S1)
V(S1); V(S2); P(S2) …
2020/11/2
ppt课件
16
【思考题2】
如图，试用信号量实现这6个 进程的同步
2020/11/2
ppt课件
17
解
设有5个信号量S2、S3、S4、S5、S6，初值均为０
P1： P2：
…
P(S2);
V(S2); …
V(S3)；
P3： P(S3)
int value; pointer_PCB queue; }
信号量说明： semaphore s;
2020/11/2
ppt课件
3
Wait（P操作）
wait(s) { s.value = s.value -1 ; if (s.value < 0) { block(S.L); // 该进程状态置为等待状态 // 将PCB插入相应的等待队列s.queue;
2020/11/2
ppt课件
19
分析
通过分析可知，CP、IOP必须遵守以下 同步规则：
• 当CP进程把计算结果送入缓冲区时， IOP进程才 能从缓冲区中取出结果去 打印;
• 当IOP进程把缓冲区中的数据取出打印
后，CP进程才能把下一个计算结果送
入缓冲区
2020/11/2
ppt课件
20
解
• 为此设有两个信号量Sa=0，Sb=1，Sa表示缓冲区 中有无数据，Sb表示缓冲区中有无空位置。
2020/11/2
ppt课件
12
合作进程的执行次序
• 若干个进程为了完成一个共同任务而并发执行，在这些进程 中，有些进程之间有次序的要求，有些进程之间没有次序的 要求，为了描述方便，可以用一个图来表示进程集合的执行 次序。如图
2020/11/2
ppt课件
13
例
如图，试用信号量实现这三个进程的 同步。
2020/11/2
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1
整型信号量
• 定义一个整数S，仅能通过两个原子操作来 访问：
wait(S): while S<=0 then do no-op S := S – 1;
Signal(S): S := S + 1;
很明显，不满足让权等待。
2020/11/2
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2
记录型信号量
是一个数据结构 定义如下： struct semaphore {
信号量机制（ semaphore ）
• 1965年，由荷兰学者Dijkstra提出（Pverhogen) ）
• 一种卓有成效的进程同步机制 • 最初提出的是二元信号量（互斥）
推广到一般信号量（多值）（同步）
• P、V操作是原语
P(Sin）; 将数放入S; V(Sout); }
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copy：
put：
while（1）
{ P(Sout）; P(Tin）; 将数从S放入T;
V(Tout); V(Sin); }
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while（1） {
P(Tout）; 将数从T取走; V(Tin); }
23
一个同步P操作与一个互斥P操作在一起时同步P操作 在互斥P操作前
而两个V操作无关紧要
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进程互斥
用信号量实现临界区互斥:
设置一信号量，信号量初值唯一， 进入临界区以前对信号量执行P操作， 退出临界区后对信号量执行V操作.
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进程同步
同步问题可分为两类： • 保证一组合作进程按确定的次序执行 • 保证共享缓冲区的合作进程的同步。
信号量的初值应该大于等于0
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2) P.V操作必须成对出现，有一个P操作就一定有一个 V操作
当为互斥操作时，它们同处于同一进程 当为同步操作时，则不在同一进程中出现
如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P操作的顺序 至关重要。
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7
信号量及P、V操作讨论
对于两个并发进程，互斥信号量的值仅 取1、0和－1三个值
• 若MUTEX＝1表示没有进程进入临界 区
• 若MUTEX＝0表示有一个进程进入临 界区
• 若MUTEX＝－1表示一个进程进入临
界区，另一个进程等待进入。
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1) 信号量的物理含义： S>0表示有S个资源可用 S=0表示无资源可用 S<0则| S |表示S等待队列中的进程个数
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5
信号量的使用
• 必须置一次且只能置一次初值 • 初值不能为负数 • 只能执行P、V操作
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6
用P、V操作解决进程间互斥问题
P1
P(mutex) V(mutex) 互斥区
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P2
P(mutex) V(mutex)
P3 P(mutex) V(mutex)
}
}
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4
Signal（V操作）
signal(s) { s.value = s.value +1; if (s.value < = 0) { wakeup(S.L); //唤醒相应等待队列s.queue中等待的一个进程 //改变其状态为就绪态并将其插入就绪队列
} }
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设有两个信号量SB、SC，初值均为０ Pa： Pb： Pc：
… V(SB); V(SC);
P(SB); …
P(SC) …
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14
【思考题1】
如图，试用信号量实现这三个进 程的同步。
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15
解
设有两个信号量S1、S2，初值均为０
P1： P2： P3：
• 两个进程的同步可以描述如下：
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【思考题】
1.用P.V操作解决下图之同步问题
提示：分别考虑对缓冲区S和T的同步，再 合并考虑
get copy
put
s
t
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解
• 设置四个信号量Sin=1，Sout=0，Tin=1，Tout=0；
get：
while（1） {
…
P4： P(S4); …
V(S5)；
P5： P(S5); P(S5); … V(S6);
P6： P(S6); P(S6); …
V(S4); V(S6); V(S5)
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共享缓冲区的进程的同步
• 设某计算进程CP和打印进程IOP共用一个单 缓冲区，CP进程负责不断地计算数据并送 入缓冲区T中，IOP进程负责不断地从缓冲 区T中取出数据去打印。
…
…
P(S1)
V(S1); V(S2); P(S2) …
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【思考题2】
如图，试用信号量实现这6个 进程的同步
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解
设有5个信号量S2、S3、S4、S5、S6，初值均为０
P1： P2：
…
P(S2);
V(S2); …
V(S3)；
P3： P(S3)
int value; pointer_PCB queue; }
信号量说明： semaphore s;
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Wait（P操作）
wait(s) { s.value = s.value -1 ; if (s.value < 0) { block(S.L); // 该进程状态置为等待状态 // 将PCB插入相应的等待队列s.queue;
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分析
通过分析可知，CP、IOP必须遵守以下 同步规则：
• 当CP进程把计算结果送入缓冲区时， IOP进程才 能从缓冲区中取出结果去 打印;
• 当IOP进程把缓冲区中的数据取出打印
后，CP进程才能把下一个计算结果送
入缓冲区
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20
解
• 为此设有两个信号量Sa=0，Sb=1，Sa表示缓冲区 中有无数据，Sb表示缓冲区中有无空位置。
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合作进程的执行次序
• 若干个进程为了完成一个共同任务而并发执行，在这些进程 中，有些进程之间有次序的要求，有些进程之间没有次序的 要求，为了描述方便，可以用一个图来表示进程集合的执行 次序。如图
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例
如图，试用信号量实现这三个进程的 同步。
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整型信号量
• 定义一个整数S，仅能通过两个原子操作来 访问：
wait(S): while S<=0 then do no-op S := S – 1;
Signal(S): S := S + 1;
很明显，不满足让权等待。
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记录型信号量
是一个数据结构 定义如下： struct semaphore {
信号量机制（ semaphore ）
• 1965年，由荷兰学者Dijkstra提出（Pverhogen) ）
• 一种卓有成效的进程同步机制 • 最初提出的是二元信号量（互斥）
推广到一般信号量（多值）（同步）
• P、V操作是原语
P(Sin）; 将数放入S; V(Sout); }
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copy：
put：
while（1）
{ P(Sout）; P(Tin）; 将数从S放入T;
V(Tout); V(Sin); }
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while（1） {
P(Tout）; 将数从T取走; V(Tin); }
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一个同步P操作与一个互斥P操作在一起时同步P操作 在互斥P操作前
而两个V操作无关紧要
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进程互斥
用信号量实现临界区互斥:
设置一信号量，信号量初值唯一， 进入临界区以前对信号量执行P操作， 退出临界区后对信号量执行V操作.
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进程同步
同步问题可分为两类： • 保证一组合作进程按确定的次序执行 • 保证共享缓冲区的合作进程的同步。