PV操作

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-03-18 11:28 195阅读 0赞

在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。通过米老师和师哥给予给我们分析后，从思想层面和做题角度来说都不叫难事。

##    PV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 :pass，通过；V:可以理解为Move，释放**  
    P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S\-1；  
           ②如果S³0，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S³0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£0，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。

## 总结 ##

**P操作与V操作必定是成对出现的，P自己，V他人，先P,后V；从资源角度来说：有且仅有一个资源进程同步，只剩一个资源进程互斥**。