PV操作知识点

目录

一.进程的同步和互斥

二.PV操作

?三.互斥模型和同步模型

互斥模型

同步模型

互斥与同步模型结合

四.前驱图

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一.进程的同步和互斥

临界资源：诸进程间需要互斥方式对其进行共享的资源（进程中访问临界资源的那段代码也称为临界区）

互斥：同一时刻只能由一个进程访问。互斥的进程形成间接制约关系。

同步：进程间速度有差异，快的进程需要等待慢的进程，这样的制约关系是直接制约关系。

这两者并不是互相排斥的关系，进程调度可以有互斥，可以有同步，也可以两种模型交叉形成。

二.PV操作

进程与进程之间并发时，如何限定进程间形成协调的同步模型，这就需要PV操作。

PV操作是针对P(S)和V(S)的操作，这里的S指的是信号量，是一种特殊的变量，它可以表示：

1.资源数量。

2.其为负数时还可以表示排队进程数。

接下来，对PV操作具体分析：

P操作：

S=S-1:表示申请/锁定资源

S<0?:检查资源是否足够 （注意:这里我们是先做申请，再进行比较的，所以S=0时资源也是足够的，只有S<0，表示资源不够）

?资源不足会进入阻塞队列，只有资源释放才能进入就绪队列

V操作：

S=S+1:释放/解锁资源

S<=0:?检查是否有进程排队，如果有人排队就通知并唤醒阻塞进程（注意：这里是<=0,若=0，又有进程申请，=-1，即有一个进程在排队，若资源释放，先对进程+1,S=S+1,这时=0,说明S=0时就有进程在排队了）

?阻塞进程的唤醒并不会立即进行，只有V操作过程进行完，才会进行唤醒。

?三.互斥模型和同步模型

互斥模型

PV操作在互斥模型中是成对存在的，这里的S表示资源数，也称为互斥信号量，S=1。

同步模型

成对的PV操作，在不同的模型中协调进行，称为同步模型。

这里的市场是单缓冲区，也可以存在多缓冲区?

将资源送到缓冲区之前，一定要查看缓冲区是否存在空闲的空间资源，如果缓冲区已满，那么P操作（生产产品）就会被阻塞，只有消费者方消费产品(释放资源)，才会继续进行P操作

这里的第二个PV操作中的V操作表示将产品送到缓冲区，P操作表示从缓冲区取产品。所以PV操作一定是成对存在的，但是并没有固定的先后顺序。

在这里S1是在送缓冲区之前，所以S1针对的是缓冲区资源，S2是产品送到之后才有的，所以S2针对的是产品资源，所以S1的初值=1，S2的初值=0。

互斥与同步模型结合

缓冲区是典型的临界资源，同一时刻只能让一个进程使用，除了成对的同步模型PV以外，还需要控制两个进程，不能使两个进程同时使用缓冲区。

这就需要在使用缓冲区的时候（送产品到缓冲区/从缓冲区取产品）进行加锁，使用完缓冲区后立即解锁。这里的S表示的是临界资源，初值=1。当一个进程拿到临界资源的访问权之后，其他进程就不能访问该临界资源了。

同步信号量：S1初值为1，S2初值为0

互斥信号量：S初值为1

若变为空间为m的缓冲区

那么此时S1的初值=m，其他不变

例题：

假设铁路自动售票系统有n个售票终端，该系统为每个售票终端创建一个进程Pi (i=1,2,..,n）管理车票销售过程。假设Tj (j=1,2,...m）单元存放某日某趟车的车票剩余票数，Temp为Pi进程的临时工作单元，x为某用户的购票张数。Pi进程的工作流程如下图所示，用P操作和V操作实现进程间的同步与互斥。初始化时系统应将信号量S赋值为 ( )。图中(a),(b) 和 (c) 处应分别填入 ( )

A.n-1????????B.0????????C.1????????D.2
A.V(S)、P(S)和P(S)???????B. P(S)、P(S)和V(S)
C.V(S)、V(S)和P(S)? ? ? ? D. P(S)、V(S)和V(S)

这里的Temp(临时工作单元)可以理解为缓冲区，只能允许一个进程访问，初始时系统信号量S=1

答案：C,D

四.前驱图

对于前驱图而言：每一条箭线流出的地方，表示一个前驱活动的完成，需要通过V操纵通知后继，每一条箭线流入的地方都需要有 P操作用来检查前驱活动是否完成。

这里初始信号量的个数=箭线的条数，Sa=Sb=Sc=Sd=0，初始时信号量是没有意义的，需要根据题目来判断信号量的位置。

程序的执行过程如下：

例题1：

这里的a为V(S1)V(S2)，b为V(S3),c为P(S2),d为V(S4),e为V(S5),f为P(S4)P(S5)

所以可以看到，所有执行之前的操作，要么没有要么就是P操作，执行之后的操作，要么没有要么就是V操作

例题2：

第一行对应的是输入设备，第二行对应的是CPU，第三行对应的是输出设备，横向来看是不同的作业在同一个设备上的流动，纵向来看是同一个作业在不同设备流动。

所以答案：C，D