计算机PV操作系统总结

操作系统--PV操作操作系统PV 操作在操作系统中，PV 操作是一种非常重要的同步机制，用于解决进程之间的互斥和同步问题。

这一概念对于理解操作系统的工作原理以及优化多进程的协同工作至关重要。

让我们先来了解一下什么是进程。

进程可以简单理解为正在运行的程序的实例。

在一个操作系统中，通常会有多个进程同时运行，它们可能需要共享资源或者按照特定的顺序执行某些操作。

这时候，就需要一种有效的机制来协调它们，确保系统的正常运行，而 PV 操作就是这样一种机制。

P 操作和 V 操作是两个原语操作。

P 操作又称为 wait 操作，V 操作又称为 signal 操作。

先来说说 P 操作。

当一个进程执行 P 操作时，如果对应的资源可用（也就是信号量的值大于 0），那么它会顺利地获取资源，并将信号量的值减 1。

但如果信号量的值为 0，那么这个进程就会被阻塞，进入等待队列，直到其他进程释放资源，将信号量的值增加，它才有机会再次被唤醒并获取资源。

举个例子，假设有一个打印机资源，多个进程都可能需要使用它。

每个进程在使用打印机之前，都要执行 P 操作。

如果此时打印机空闲（信号量大于 0），进程就能顺利使用；如果打印机正在被其他进程使用（信号量为 0），那么当前进程就会被阻塞等待。

再来看 V 操作。

当一个进程执行 V 操作时，它会将信号量的值增加 1。

如果此时有进程正在等待这个资源（也就是在等待队列中），那么系统会从等待队列中唤醒一个进程，让它获取资源并继续执行。

还是以打印机为例，当一个进程使用完打印机后，它会执行 V 操作，释放打印机资源，使得信号量的值增加 1。

如果有其他进程正在等待打印机，那么其中一个等待进程就会被唤醒并获得使用打印机的机会。

PV 操作的应用场景非常广泛。

比如在生产者消费者问题中，生产者进程负责生产产品并放入缓冲区，消费者进程从缓冲区中取出产品进行消费。

为了保证缓冲区的正确使用，避免出现缓冲区满了生产者还在生产或者缓冲区空了消费者还在消费的情况，就需要使用 PV 操作来实现生产者和消费者之间的同步和互斥。

操作系统信号量与PV操作操作系统中的信号量是一种并发控制机制，用于对进程间共享的资源进行同步和互斥操作。

PV操作（也称为P操作和V操作）是信号量的两个基本操作，用于实现对信号量的减操作和增操作。

下面将详细介绍信号量和PV操作的概念、原理和应用。

一、信号量的概念：信号量是一种用于进程间通信和同步的工具，通过对信号量的操作来实现对共享资源的控制。

信号量的初值为非负整数，可以看作是一个计数器。

信号量的值表示可用资源的数量，当值大于0时表示有可用资源，当值为0时表示没有可用资源，当值小于0时表示有进程等待资源。

二、PV操作的原理：PV操作是对信号量进行加减操作，具体含义如下：1. P操作（wait操作）：当进程需要使用一个资源时，首先执行P 操作。

P操作将信号量的值减1，如果值小于0，则进程被阻塞，等待资源的释放。

2. V操作（signal操作）：当进程使用完一个资源后，需要释放资源，此时执行V操作。

V操作将信号量的值加1，如果值小于等于0，则唤醒等待资源的进程。

三、应用场景：信号量和PV操作在许多操作系统中被广泛应用，常见的应用场景如下：1.进程同步：信号量用于控制多个进程的执行顺序和互斥访问共享资源，确保进程间的顺序执行和资源的正确访问。

例如多个进程需要按照一定的顺序执行，可以使用信号量控制进程的执行顺序；多个进程需要互斥地访问一些共享资源，可以使用信号量进行同步。

2.互斥锁：信号量可以用于实现互斥锁，防止多个进程同时访问临界区。

通过将信号量初值设为1，并在进程需要访问临界区时执行P操作，实现对临界区的互斥访问。

3.生产者-消费者问题：信号量可以用于解决生产者-消费者问题，其中生产者和消费者共享一个有限大小的缓冲区。

通过定义两个信号量，一个表示空缓冲区的数量，一个表示满缓冲区的数量，可以实现生产者和消费者的同步和互斥访问。

4.读者-写者问题：信号量可以用于解决读者-写者问题，其中多个读者可以同时读取共享资源，但只有一个写者能够写入共享资源。

计算机操作系统pv操作1、引言1.1 定义PV操作，全称为P操作（原语操作）和V操作（原语操作），是计算机操作系统中用于实现进程间同步和互斥的重要机制之一。

P 操作用于请求访问临界资源，V操作用于释放临界资源。

1.2 目的本文档旨在提供关于计算机操作系统中PV操作的详细说明，进一步理解PV操作的概念、原理和使用方法，以及相关注意事项和最佳实践。

2、PV操作概述2.1 P操作P操作（Proberen操作）用于请求访问临界资源。

如果临界资源当前已被占用，则进程将被阻塞等待，直到获得资源访问权限。

2.2 V操作V操作（Verhogen操作）用于释放临界资源。

当进程完成对临界资源的访问后，应该及时释放资源，以便其他进程能够获得访问权限。

3、PV操作实现方式3.1 二进制信号量使用二进制信号量实现PV操作是最常见的方式之一。

二进制信号量只能取0或1两种值，用于表示资源的占用状态。

3.2 计数信号量计数信号量可以取多个非负整数值，用于表示资源的可用数量。

进程在请求资源时，如果信号量的值大于0，则减1并继续执行；若信号量值为0，则进程被阻塞等待。

3.3 互斥锁互斥锁是一种特殊的PV操作实现方式，用于实现进程对临界资源的互斥访问。

进程在访问临界资源前，需先获得互斥锁的所有权；在访问完成后，应释放互斥锁。

4、PV操作的应用场景4.1 进程同步PV操作常用于实现进程之间的同步，确保共享资源的安全访问。

通过P操作和V操作的配对使用，可以实现进程的有序执行。

4.2 进程互斥PV操作也可用于实现进程之间的互斥访问，即确保同一时间只有一个进程可以访问共享资源。

使用互斥锁实现的PV操作能够有效避免资源竞争问题。

5、PV操作的注意事项5.1 死锁使用PV操作时，必须避免出现死锁的情况。

死锁是指系统中的多个进程互相等待对方所占有的资源，导致所有进程无法继续执行的情况。

5.2 优先级关系在使用PV操作时，进程的优先级关系可能会对同步和互斥的实现产生影响。

1.读写操作1、、设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。

卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后在搬到缓冲区B2中，并在打印机上印出，问：①系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？②这些进程间有什么样的相互制约关系？③用P、V操作写出这些进程的同步算法。

①系统可设三个进程来完成这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入到缓冲区B1中；C进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2中；P进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。

②R进程受C进程影响，B1放满信息后R进程要等待——等C进程将其中信息全部取走，才能继续读入信息；C进程受R进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们，且B2被取空后C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束：B2中信息放满后P进程才可从中取出它们,进行打印。

③信号量含义及初值：B1full——缓冲区B1满，初值为0；B1empty——缓冲区B1空，初值为0；B2full——缓冲区B2满，初值为0；B2empty——缓冲区B2空，初值为0；R进程C进程P进程B1B22、用P.V操作处理生产者和消费者问题如下：mutex初值为1；empty初值为n；full初值为0生产者消费者L1：生产产品 L2：P（full）P（empty） P（mutex）P（mutex）取出产品产品装入缓冲区 V（empty）V（full） V（mutex）V（mutex） GOTO L2GOTO L1（1）信号量mutex,empty,full的作用是什么？（2）为什么P操作的顺序不能调换？（1）mutex起互斥作用，empty与full为同步作用。

（2）假设进程处于如下运行状态：缓冲区暂时无进程申请，故mutex＝1。

缓冲区无空单元，即empty＝0，此时生产者进程要放产品，若P（empty）与P（mutex）位置颠倒，先执行P（mutex），顺利通过，再执行P（empty），被阻塞，且该进程不会释放临界区资源，使消费者进程无法进入缓冲区，就不能取走产品，最终导致死锁3、设公共汽车上，司机、售票员的活动分别是：司机售票员启动车辆上乘客正常行车关车门到站停车售票开车门下乘客假设售票员关车门后司机才可启动车辆，到站停车后售票员方可开车门，在汽车不断到站、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。

操作系统课程之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。