操作系统PV小论文

操作系统操作系统 PVPV 小论文小论文 首先我们需要了解什么是 PV P V 原语是在操作系统理论中一 个非常重要的概念 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 1965 年荷兰科学家 E W Dijkstra 提出信号量这一概念 它使用 一个整形变量来累计唤醒次数 供以后使用 对于信号量 他建议 设立了两种操作 down 和 up 在他原来的论文中 他分别使用的是 PV 而不是 down 和 up 在荷兰语中 proberen 是尝试的意思 而 verhogen 的含义是增加或者升高 所谓的 P V 不过是两个操作 如果将信号量看作共享变量 则 pv 操作为其临界区 多个进程不能同时执行 一般用硬件方法保证 一个信号量只能置一次初值 以后只能对之进行 p 操作或 v 操作 其中的 p 操作和 v 操作都是是不可中断的程序段 称为原语 而 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 简单来说就是检查其值是否大于 0 若大于 0 则将其值减 1 并 继续 若该值为 0 则进程将睡眠 而且此时 P 操作并没有结束 检查数值 修改变量值以及可能发生的睡眠操作均作为一个单一的 不可分割的原子操作完成 保证一旦一个信号量操作开始 则在该 操作完成霍阻塞之前 其他进程均不允许访问该信号量 这种原子 性对于解决同步问题和避免竞争竞争天界是绝对必要的 所谓原子 操作 是指一组相关联的操作要么都不间断的执行 要么都不执行 原子操作在计算机科学的其他领域也是非常重要的 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 意思就是 V 操作对信号量的值增加 1 遇过一个或者多个进程在 该信号量上睡眠 无法完成一个先前的 P 操作 则由系统选择其中 的一个并允许该进程完成它的 P 操作 于是 对一个有进程在其上 睡眠的信号量执行一次 V 操作之后 该信号量的值依旧是 0 但在 其上睡眠的进程却少了一个 信号量的值增加 1 和唤醒一个进程同 样也是不可分割的 不会有某个进程因为执行 V 而阻塞 P V 原语必须成对使用 不然以 V 原语的 1 2 步骤来说 Sem 会永远大于 0 进程会一直循环成为死循环 Sem 大于 0 的确表示有 临界资源可供使用 而且这个时候没有进程被阻塞在这个资源上 也就是说没有进程因为得不到这类资源而阻塞 所以没有被阻塞的 进程 自然不需要唤醒 当一个进程阻塞了的时候 它已经执行过 了 P 操作 并卡在临界区那个地方 当唤醒它时就立即进入它自己 的临界区 并不需要执行 P 操作了 当执行完了临界区的程序后 就执行 V 操作 下面讨论 PV 操作的实际应用 在解决实际问题时 为了确保信 号量能正确工作 嘴重要的是要曹颙一种不可分割的方式来实现它 通常是酱 PV 作为系统调用实现 而且操作系统只需在以下操作时暂 时屏蔽全部中断 测试信号量 更新信号量以及在需要时使某个进 程睡眠 由于这些动作只需要几条指令 所以屏蔽中断不会带来什 么副作用 PV 原语操作信号量还有一个用途是用于实现同步 信号量 FULL 和 EMPTY 用来保证某种时间的顺序发生或不发生 比如在某些情况 下 它们保证当缓冲区满的时候对象 1 停止运行以及当缓冲区空的 时候对象 2 停止运行 值得一提的是 这种用法与互斥是不同的 同时 我们还可以利用此方法解决进程通信的问题 用 P V 原 语实现进程通信的方法如下 我们以邮箱通信为例说明问题 邮箱通信满足的条件是 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 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 R