1. 如何写操作系统原理的PV原语操作
从论坛找来一个非常好的帖子,请好好学习一下: 在计算机操作系统中,PV操作是进程管理中的难点。
首先应弄清PV操作的含义:PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程),对信号量进行操作,具体定义如下: P(S):①将信号量S的值减1,即S=S-1; ②如果S?,则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态,排入等待队列。 V(S):①将信号量S的值加1,即S=S+1; ②如果S>0,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量的进程。
PV操作的意义:我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。
什么是信号量?信号量(semaphore)的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。
当它的值大于0时,表示当前可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意,信号量的值仅能由PV操作来改变。
一般来说,信号量S?时,S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源,因此S的值减1;当S<0时,表示已经没有可用资源,请求者必须等待别的进程释放该类资源,它才能运行下去。
而执行一个V操作意味着释放一个单位资源,因此S的值加1;若S?,表示有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运行下去。 利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是:进程P1 进程P2 …… 进程Pn…… …… ……P(S); P(S); P(S);临界区; 临界区; 临界区;V(S); V(S); V(S);…… …… …… …… 其中信号量S用于互斥,初值为1。
使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是: (1)每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现,先做P操作,进临界区,后做V操作,出临界区。若有多个分支,要认真检查其成对性。
(2)P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部,临界区的代码应尽可能短,不能有死循环。(3)互斥信号量的初值一般为1。
利用信号量和PV操作实现进程同步PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来,当信号量的值为0时,表示期望的消息尚未产生;当信号量的值非0时,表示期望的消息已经存在。
用PV操作实现进程同步时,调用P操作测试消息是否到达,调用V操作发送消息。 使用PV操作实现进程同步时应该注意的是: (1)分析进程间的制约关系,确定信号量种类。
在保持进程间有正确的同步关系情况下,哪个进程先执行,哪些进程后执行,彼此间通过什么资源(信号量)进行协调,从而明确要设置哪些信号量。 (2)信号量的初值与相应资源的数量有关,也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。
(3)同一信号量的P、V操作要成对出现,但它们分别在不同的进程代码中。【例1】生产者-消费者问题在多道程序环境下,进程同步是一个十分重要又令人感兴趣的问题,而生产者-消费者问题是其中一个有代表性的进程同步问题。
下面我们给出了各种情况下的生产者-消费者问题,深入地分析和透彻地理解这个例子,对于全面解决操作系统内的同步、互斥问题将有很大帮助。(1)一个生产者,一个消费者,公用一个缓冲区。
定义两个同步信号量:empty——表示缓冲区是否为空,初值为1。full——表示缓冲区中是否为满,初值为0。
生产者进程while(TRUE){生产一个产品; P(empty); 产品送往Buffer; V(full); }(2)一个生产者,一个消费者,公用n个环形缓冲区。定义两个同步信号量:empty——表示缓冲区是否为空,初值为n。
full——表示缓冲区中是否为满,初值为0。 设缓冲区的编号为1~n-1,定义两个指针in和out,分别是生产者进程和消费者进程使用的指针,指向下一个可用的缓冲区。
生产者进程while(TRUE){ 生产一个产品; P(empty); 产品送往buffer(in); in=(in+1)mod n; V(full); }(3)一组生产者,一组消费者,公用n个环形缓冲区 在这个问题中,不仅生产者与消费者之间要同步,而且各个生产者之间、各个消费者之间还必须互斥地访问缓冲区。定义四个信号量:empty——表示缓冲区是否为空,初值为n。
full——表示缓冲区中是否为满,初值为0。mutex1——生产者之间的互斥信号量,初值为1。
mutex2——消费者之间的互斥信号量,初值为1。 设缓冲区的编号为1~n-1,定义两个指针in和out,分别是生产者进程和消费者进程使用的指针,指向下一个可用的缓冲区。
生产者进程while(TRUE){ 生产一个产品; P(empty); P(mutex1); 产品送往buffer(in); in=(in+1)mod n; V(mutex1); V(full); } 需要注意的是无论在生产者进程中还是在消费者进程中,两个P操作的次序不能颠倒。应先执行同步信号量的P操作,然后再执行互斥信号量的P操作,否则可能造成进程死锁。
【例2】桌上有一空盘,允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果,也可向盘中放桔子,儿子专等吃盘中的桔子,女儿专等吃盘中的苹果。
规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用,请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。分析在本题中,爸爸、儿子、女儿共用一个盘子,盘中一。
2. linux中pv操作伪代码怎么写
//算法描述语言使用基于C语言的伪代码
//算法思想:根据楼主的要求“为防止数的丢失和重复取同一个数”可以看出,进程A、进程B、进程C三者之间应该是互斥的关系。那么问题所限定的使用信号量的方式来管理的潜藏意思,就是要利用PV
原语实现并发进程在资源争夺中有效互斥。
//而具体实现的目标是“防止数的丢失”和“重复取同一个数”。由于本人不才,只讨论单任务系统下的状况。
//“数的丢失”的情况主要是进程A产生了随即变量给F后,但在进程B或者进程C处理之前又获得处理机的使用权而覆盖了之前那个未被处理过的F中的数——进程A连续获得处理机的使用权,而进程B、进
3. 什么是PV操作
1962年,狄克斯特拉离开数学中心进入位于荷兰南部的艾恩德霍芬技术大学(Eindhoven Technical University)任数学教授。
在这里,他参加了X8计算机的开发,设计与实现了具有多道程序运行能力的操作系统——THE Multiprogramming System。THE是艾恩德霍芬技术大学的荷兰文Tchnische Hoogeschool Eindhov –en的词头缩写。
狄克斯特拉在THE这个系统中所提出的一系统方法和技术奠定了计算机现代操作系统的基础,尤其是关于多层体系结构,顺序进程之间的同步和互斥机制这样一些重要的思想和概念都是狄克斯特拉在THE中首先提出并为以后的操作系统如UNIX等所采用的。为了在单处理机的情况下确定进程(process)能否占有处理机,狄克斯特拉将每个进程分为“就绪”(ready)、“运行”(running)和“阻塞”(blocking)三个工作状态。
由于在任一时刻最多只有一个进程可以使用处理机,正占用着处理机的进程称为“运行”进程。当某进程已具备了使用处理机的条件,而当前又没有处理机供其使用,则使该进程处于“就绪”状态。
当运行进程由于某种原因无法继续运行下去时,就停止其占用处理机,使之进入“阻塞”状态,待造成其退出运行的条件解除,再进入“就绪”状态。而对系统中所有同时运行的进程,在一个进程访问共享数据时,另一个进程不访问该数据)和互斥(mutually- exclusive,指两个进程不能同时在一个临界区中使用同一个可重复使用的资源,诸如读写缓冲区)两个关系,狄克斯特拉巧妙地利用火车运行控制系统中的“信号灯”(semaphore,或叫”信号量”)概念加以解决。
所谓信号灯,实际上就是用来控制进程状态的一个代表某一资源的存储单元。例如,P1和P2是分别将数据送入缓冲B和从缓冲B读出数据的两个进程,为了防止这两个进程并发时产生错误,狄克斯特拉设计了一种同步机制叫“PV操作”,P操作和V操作是执行时不被打断的两个操作系统原语。
执行P操作P(S)时信号量S的值7a686964616fe78988e69d8331333332613733减1,若结果不为负则P(S)执行完毕,否则执行P操作的进程暂停以等待释放。执行V操作V(S)时,S的值加1,若结果不大于0则释放一个因执行P(S)而等待的进程。
对P1和P2可定义两个信号量S1和S2,初值分别为1和0。进程P1在向缓冲B送入数据前执行P操作P(S1),在送入数据后执行V操作V(S2)。
进程P2在从缓冲B读取数据前先执行P操作P(S2),在读出数据后执行V操作V(S1)。当P1往缓冲B送入一数据后信号量S1之值变为0,在该数据读出后S1之值才又变为1,因此在前一数未读出前后一数不会送入,从而保证了P1和P2之间的同步。
我国读者常常不明白这一同步机制为什么叫PV操作,原来这是狄克斯特拉用荷兰文定义的,因为在荷兰文中,通过叫passeren,释放叫vrijgeven,PV操作因此得名。这是在计算机术语中不是用英语表达的极少数的例子之一。
4. 【讨论】PV操作要怎么学啊
很简单记住PV 原语p 原语wait (s){ s.value = s.value - 1; if (s.value <= 0) add this proccess to wait list block ( ); //阻塞自己}v 原语signal (s){ s.value = s.value + 1; if (s.value <=0) remove a proccess P from wait list; awake(P);}然后把基本的概念搞清楚,什么是临界资源,什么是临界区,为什么要互斥访问临界资源。
再把经典的PV 操作的例题自己分析分析再自己做几道题就OK 了。
5. 【信号量及PV操作的问题某数据库有一个写进程,多个读进程,它们
设max(i)表示第i个进程的最大资源需求量,need(i)表示第i个进程还需要的资源量,alloc(i)表示第i个进程已分配的资源量。
由题中所给条件可知: max(1)+…+ max(n)=(need(1)+…+need(n))+(alloc(1)+…+alloc(n))如果在这个系统中发生了死锁,那么一方面m个资源应该全部分配出去,即alloc(1)+…+alloc(n)另一方面所有进程将陷入无限等待状态。由上述两式可得:need(1)+…+need(n) 用户 2017-06-03 举报。
6. 什么是PV操作
1962年,狄克斯特拉离开数学中心进入位于荷兰南部的艾恩德霍芬技术大学(Eindhoven Technical University)任数学教授。
在这里,他参加了X8计算机的开发,设计与实现了具有多道程序运行能力的操作系统——THE Multiprogramming System。THE是艾恩德霍芬技术大学的荷兰文Tchnische Hoogeschool Eindhov –en的词头缩写。
狄克斯特拉在THE这个系统中所提出的一系统方法和技术奠定了计算机现代操作系统的基础,尤其是关于多层体系结构,顺序进程之间的同步和互斥机制这样一些重要的思想和概念都是狄克斯特拉在THE中首先提出并为以后的操作系统如UNIX等所采用的。为了在单处理机的情况下确定进程(process)能否占有处理机,狄克斯特拉将每个进程分为“就绪”(ready)、“运行”(running)和“阻塞”(blocking)三个工作状态。
由于在任一时刻最多只有一个进程可以使用处理机,正占用着处理机的进程称为“运行”进程。当某进程已具备了使用处理机的条件,而当前又没有处理机供其使用,则使该进程处于“就绪”状态。
当运行进程由于某种原因无法继续运行下去时,就停止其占用处理机,使之进入“阻塞”状态,待造成其退出运行的条件解除,再进入“就绪”状态。而对系统中所有同时运行的进程,在一个进程访问共享数据时,另一个进程不访问该数据)和互斥(mutually- exclusive,指两个进程不能同时在一个临界区中使用同一个可重复使用的资源,诸如读写缓冲区)两个关系,狄克斯特拉巧妙地利用火车运行控制系统中的“信号灯”(semaphore,或叫”信号量”)概念加以解决。
所谓信号灯,实际上就是用来控制进程状态的一个代表某一资源的存储单元。例如,P1和P2是分别将数据送入缓冲B和从缓冲B读出数据的两个进程,为了防止这两个进程并发时产生错误,狄克斯特拉设计了一种同步机制叫“PV操作”,P操作和V操作是执行时不被打断的两个操作系统原语。
执行P操作P(S)时信号量S的值减1,若结果不为负则P(S)执行完毕,否则执行P操作的进程暂停以等待释放。执行V操作V(S)时,S的值加1,若结果不大于0则释放一个因执行P(S)而等待的进程。
对P1和P2可定义两个信号量S1和S2,初值分别为1和0。进程P1在向缓冲B送入数据前执行P操作P(S1),在送入数据后执行V操作V(S2)。
进程P2在从缓冲B读取数据前先执行P操作P(S2),在读出数据后执行V操作V(S1)。当P1往缓冲B送入一数据后信号量S1之值变为0,在该数据读出后S1之值才又变为1,因此在前一数未读出前后一数不会送入,从而保证了P1和P2之间的同步。
我国读者常常不明白这一同步机制为什么叫PV操作,原来这是狄克斯特拉用荷兰文定义的,因为在荷兰文中,通过叫passeren,释放叫vrijgeven,PV操作因此得名。这是在计算机术语中不是用英语表达的极少数的例子之一。
7. 【讨论】PV操作要怎么学啊
很简单记住PV 原语p 原语wait (s){ s.value = s.value - 1; if (s.value <= 0) add this proccess to wait list block ( ); //阻塞自己}v 原语signal (s){ s.value = s.value + 1; if (s.value <=0) remove a proccess P from wait list; awake(P);}然后把基本的概念搞清楚,什么是临界资源,什么是临界区,为什么要互斥访问临界资源。
再把经典的PV 操作的例题自己分析分析再自己做几道题就OK 了。