PV操作题解
pv操作例题详细解释
pv操作例题详细解释摘要：一、前言二、PV操作的定义和基本概念1.进程和线程2.同步和互斥3.PV操作的定义三、PV操作的实现和应用1.信号量机制2.PV操作的实现3.PV操作在实际应用中的例子四、PV操作的注意事项1.避免死锁2.合理设置超时时间3.使用PV操作的局限性五、总结正文：一、前言PV操作是操作系统中进程同步和互斥的一种常用手段，通过对进程的执行进行控制，确保系统资源得到高效利用。
本文将详细解释PV操作的原理、实现和应用，并给出在使用PV操作时需要注意的事项。
二、PV操作的定义和基本概念1.进程和线程进程是计算机中程序执行的基本单位，是资源分配的独立单位。
线程是进程内部的一个执行流程，是调度的基本单位。
一个进程可以包含多个线程，线程之间共享进程的资源。
2.同步和互斥同步是指多个进程或线程在执行过程中，需要相互配合，使得它们能够顺序、有序地执行。
互斥是指在同一时间，只允许一个进程或线程访问某个共享资源。
3.PV操作的定义PV操作，即P操作（wait）和V操作（signal），是一种基于信号量的同步和互斥机制。
P操作会使得信号量值减一，如果信号量值为零，则进程或线程会进入等待状态；V操作会使得信号量值加一，如果有进程或线程在等待，则唤醒其中一个。
三、PV操作的实现和应用1.信号量机制信号量是操作系统中用于表示资源数量或状态的变量。
信号量有两种类型：二进制信号量（只有0和1两个值，用于实现互斥锁）和计数信号量（可以有大于1的值，用于表示可重入锁）。
2.PV操作的实现P操作可以通过执行wait函数实现，V操作可以通过执行signal函数实现。
wait函数会使信号量值减一，如果信号量值为零，则阻塞调用进程或线程；signal函数会使信号量值加一，如果有进程或线程在阻塞状态，则唤醒其中一个。
3.PV操作在实际应用中的例子PV操作在实际应用中广泛用于实现各种同步和互斥机制，例如生产者-消费者问题、互斥锁、条件变量等。
操作系统PV操作经典一百题
procedure reader_i
begin // i=1,2,?.
P(rwmutex); //读者、写者互斥
P(rmutex);
V(rwmutex); // 释放读写互斥信号量，允许其它读、写进程访问资源
读数据；
V(rmutex);
end
procedure Writer_j
我们需要分两种情况实现该问题：
读优先： 要求指一个读者试图进行读操作时，如果这时正有其他读者在进行操作，他可直接开始读操作，而不需要等待。
写优先： 一个读者试图进行读操作时，如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作，他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。
The P,V code Using Pascal
3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）
如果读者数是固定的，我们可采用下面的算法：
rwmutex：用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据
rmutex： 该信号量初始值设为10，表示最多允许10个读者进程同时进行读操作
var rwmutex, rmutex ： semaphore := 1, 10 ；
操作系统P V题解
第一章 The P,V Theorem
在操作系统理论中有一个非常重要的概念叫做P,V原语。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。
Figure 1.1: producer-consumer problem
pv原语例题
pv原语例题
（原创实用版）
目录
1.PV 原语的概念
2.PV 原语的例子
3.PV 原语的例题解析
正文
1.PV 原语的概念
PV 原语（PV 操作）是计算机科学中一种用于实现并发控制的原子操作。
PV 原语全称为 Procedure Call，是进程调用另一种进程所提供的服务。
PV 原语广泛应用于操作系统、数据库和网络系统等领域，以实现多进程或多线程之间的同步与互斥。
2.PV 原语的例子
PV 原语有很多实现方式，下面举一个简单的例子来说明 PV 原语的基本概念。
假设有两个进程 P1 和 P2，它们需要共享一个整数变量 count。
为了保证数据的一致性，当 P1 进程修改 count 的值时，需要确保 P2 进程不能同时修改 count。
可以使用 PV 原语来实现这一需求。
P1 进程：
```
int count = 0;
PV(P2_count); // 调用 P2 进程提供的 PV 操作
count++;
V(P2_count); // 释放 P2 进程的 PV 操作
```
P2 进程：
```
int count = 0;
PV(P1_count); // 调用 P1 进程提供的 PV 操作
count++;
V(P1_count); // 释放 P1 进程的 PV 操作
```
3.PV 原语的例题解析
假设有一个系统，需要实现生产者 - 消费者问题。
生产者进程负责生产产品，消费者进程负责消费产品。
为了避免竞争条件和死锁，可以使用 PV 原语来实现生产者和消费者之间的同步与互斥。
操作系统PV操作经典例题与答案
P(mutex)
custNum--；
V(mutex)
V(wait)
}
理发师进程：
While{
P(mutex)
If(custNum ==0){
V(mutex)
P(Barber)
}else{
V(mutex)
理发
}
}
V(SM);
i = (i+1) %k;
};
Receive：
j =0;//标记取产品的缓存区位置
SM=0；//信号量，标记初始没有消息
ReadCount=0；//读进程计数器
Mutex =1；//读进程互斥信号量
SW=0; //信号量，读进程在此信号量等待
while (true) {
P(SM);
从Buffer[j]取消息;
V(W);
Else if(rw>0)
V(R)
rw--
V(mutex);
};
3.理发师睡觉问题
理发店里有一位理发师，一把理发椅和N把供等候理发的顾客坐的椅子
如果没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉。当一个顾客到来时，他必须先唤醒理发师
如果顾客到来时理发师正在理发，则如果有空椅子，可坐下来等；否则离开
Wait =0;表示等待顾客资源；
V(R)
rw--
}
V(mutex);
读
P(mutex);
rc--;
if (rc==0){
If（wc>0）V(w)
}
V(mutex);
};
写者：
while (true) {
P(mutex);
wc++;
if((wc >1)||(rc>0)){
操作系统pv操作
操作系统P V题解第一章The P,V Theorem在操作系统理论中有一个非常重要的概念叫做P,V原语。
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。
一Introduction of P,V Theorem阐述P,V原语的理论不得不提到的一个人便是赫赫有名的荷兰科学家E.W.Dijkstra。
如果你对这位科学家没有什么印象的话，提起解决图论中最短路径问题的Dijkstra算法应当是我们再熟悉不过的。
P,V原语的概念以及P,V操作当中需要使用到的信号量的概念都是由他在1965年提出的。
1 Some Conceptions信号量是最早出现的用来解决进程同步与互斥问题的机制，包括一个称为信号量的变量及对它进行的两个原语操作。
信号量为一个整数，我们设这个信号量为：S。
很显然，我们规定在S大于等于零的时候代表可供并发进程使用的资源实体数，S小于零的时候，表示正在等待使用临界区的进程的个数。
根据这个原则，在给信号量附初值的时候，我们显然就要设初值大于零。
p操作和v操作是不可中断的程序段，称为原语。
P,V原语中P是荷兰语的Passeren，相当于英文的pass,V是荷兰语的Verhoog,相当于英文中的incremnet。
P原语操作的动作是：（1）S减1；（2）若S减1后仍大于或等于零，则进程继续执行；（3）若S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。
V原语操作的动作是：（1）S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。
需要提醒大家的是：P,V操作首先是一个原语操作，对于每一个进程来说，都只能进行一次。
PV操作的例题
PV操作的例题一、线程是进程的一个组成部分，一个进程可以有多个线程，而且至少有一个可执行线程。
进程的多个线程都在进程的地址空间内活动。
资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程需要资源时，系统从进程的资源配额中扣除并分配给它。
处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。
线程在执行过程中，需要同步。
二、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>=0，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>=0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S0，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。
PV操作习题讲解
操作系统习题
进程同步
知识点归纳：
1、信号量
（1）什么是信号量
整型信号量
记录型信号量
（2）信号量的操作原语
P操作：
s.value=s.value-1：申请资源 V操作：s.value=s.value+1：释放资源
操作系统习题
进程同步
知识点归纳：
1、信号量
（4）信号量实现同步
例题解析：（综合应用题）
3、有一个阅览室，读者进入时
必须先在一张登记表上进行登记， 该表为每一个座位列出一个表目， 包括座位号、姓名，读者离开时 撤消登记信息。阅览室有100个 座位。试作P、V操作描述这些 进程间的同步关系。
操作系统习题
进程同步
例题解析：（综合应用题） 4、复印室有一个操作员为顾客复印资 料，有5把椅子供顾客休息并等待复印。 如果没有顾客，则操作员休息，பைடு நூலகம்顾 客来到复印室时，如果有空椅子则坐 下来，当操作员空闲时顾客站起来唤 醒操作员进行复印，复印完成后离开 复印室，如果没有空椅子则离开复印 室。试作P、V操作实现顾客和操作员 活动的同步。
操作系统习题
进程同步
例题解析：（综合应用题） 1、桌子上有一只盘子，最多可容纳 两个水果，每次只能放入或取出一个 水果，爸爸专向盘子放苹果 （ apple ） ， 妈 妈 专 向 盘 子 放 桔 子 （orange）。两个儿子专等听吃盘子 中的桔子，两个女儿专等吃盘子中的 苹果。请用P、V操作来实现爸爸、妈 妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关 系。
同步的实现由一个进程P1对一个信号量进
程P操作后，只能由另一个进程P2对同一 个信号量进行V操作，使P1能继续进行。 在这种情况下，P1要同步等待P2。若进程 P2也要同步等待P1，则要设置另一个信号 量。
pv操作例题详细解释
pv操作例题详细解释摘要：1.PV 操作概述2.PV 操作的例子3.PV 操作的详细解释4.总结正文：一、PV 操作概述PV 操作，全称为“过程变量操作”，是一种在计算机程序设计中用于处理过程（函数、方法等）的输入和输出的技巧。
通过PV 操作，程序员可以在不改变过程本身的代码的情况下，灵活地控制过程的输入和输出，从而实现对程序流程的控制。
二、PV 操作的例子假设有一个计算平方的函数`square`，其代码如下：```def square(x):return x * x```我们可以通过PV 操作，对这个函数进行输入和输出的控制。
三、PV 操作的详细解释1.定义PV 操作在Python 中，可以通过`pv`函数来实现PV 操作。
`pv`函数接受两个参数，分别是过程的名称和操作符。
操作符可以是“+”（输入）、“-”（输出）或“*”（执行）。
例如，对`square`函数进行PV 操作，可以定义如下：```pv("square", "+")```这表示对`square`函数进行输入操作，即将输入值传递给`square`函数。
2.执行PV 操作定义了PV 操作后，可以通过`execute`函数来执行PV 操作。
`execute`函数的参数是待执行的过程和操作符定义的元组。
例如，对`square`函数执行输入操作，可以执行如下：```execute(("square", "+"), 3)```这表示将输入值3 传递给`square`函数，执行其输入操作。
3.获取PV 操作的结果执行PV 操作后，可以通过`get`函数来获取操作的结果。
`get`函数的参数是待获取结果的过程和操作符定义的元组。
例如，对`square`函数执行输入操作后，可以获取其结果如下：```result = get(("square", "+"), 3)print(result) # 输出9```这表示获取`square`函数执行输入操作后的结果，即将输入值3 平方后的值9。
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（一）图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。
要几个程序有多少个进程（答：一个程序；为每个读者设一个进程）
（1）当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞）（2）当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。
解（1 )
设信号量：S=100; MUTEX=1
P(S)
P(MUTEX)
登记
V(MUTEX)
阅读
P(MUTEX)
注销
V(MUTEX)
V(S)
解(2)
设整型变量COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX);
IF (COUNT==0) { V(MUTEX);
RETURN;
}
COUNT=COUNT-1; 登记
V(MUTEX);
阅读
P(MUTEX); COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN;
（二）有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现：（1）每次只允许一个人过桥；
（2）当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。
（3）当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。
（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。
（1）解
设信号量MUTEX=1
P (MUTEX)
过桥
V (MUTEX)
(2)解
设信号量：MUTEX=1 (东西方互斥)
MD=1 (东向西使用计数变量互斥)
MX=1 (西向东使用计数变量互斥)
设整型变量：CD=0 (东向西的已上桥人数)
CX=0 (西向东的已上桥人数)
从东向西：
P (MD)
IF (CD=0)
{P (MUTEX) } CD=CD+1
V (MD)
过桥
P (MD)
CD=CD-1
IF (CD=0)
{V (MUTEX) } V (MD) 从西向东：
P (MX)
IF (CX=0)
{P (MUTEX) } CX=CX+1
V (MX)
过桥
P (MX)
CX=CX-1
IF (CX=0)
{V (MUTEX) } V (MX)
(3) 解：从东向西的，和（2）相同；从西向东的和（1）相同。
（三）有一个俱乐部，有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，甲负责送烟，乙负责送火，无顾客请求时，服务员睡眠。
顾客自己不能带烟和火，当顾客要抽烟时，可请求服务员送烟和火，烟和火还未送到时，顾客必须等待。
设信号量：SY, SH,CY,CH:初值都为0
甲服务员REPEAT P(SY)
送烟
V(CY) UNTIL FALSE 乙服务员
REPEAT
P(SH)
送火
V(CH)
UNTIL
FALSE
顾客
V(SY) /*（请求送烟）*/
V(SH) /*（请求送火）*/
P(CY) /* (等烟) */
P(CH) /* (等火) */
抽烟
（四）一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘；
（1）当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。
当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。
解设信号量：SE=1 (空盘子)；SA＝0 （放了苹果的盘子）；SB=0 (放了香蕉的盘子)
父亲REPEAT 剥香蕉
P(SE)
放香蕉
V(SB) UNTIL FALSE
母亲
REPEAT
削苹果
P(SE)
放苹果
V(SA)
UNTIL
FALSE
儿子
P(SA)
拿苹果
V(SE)
吃苹果
女儿
P(SB)
拿香蕉
V(SE)
吃香蕉
（2）把（1）改为：儿子要吃苹果时，请母亲放苹果，女儿要吃香蕉时，请父亲放香蕉，（还是盘子为空时才可以放）。
（2）解：再增加两个信号量：SF=0, SM=0
父亲REPEAT P(SF)
剥香蕉
P(SE)
放香蕉
V(SB) UNTIL FALSE
母亲
REPEAT
P(SM)
削苹果
P(SE)
放苹果
V(SA)
UNTIL
FALSE
儿子
V(SM)
P(SA)
拿苹果
V(SE)
吃苹果
女儿
V(SF)
P(SB)
拿香蕉
V(SE)
吃香蕉
（五）有一个超市，最多可容纳N个人进入购物，当N个顾客满员时，后到的顾客在超市外等待；超市中只有一个收银员。
可以把顾客和收银员看作两类进程，两类进程间存在同步关系。
写出用P;V操作实现的两类进程的算法（2003年系统设计员考试的题目）
解：设信号量：S=0，C=0 (顾客与收银员的同步信号量)，M=N
收银员P(S) 收银
V(C) 顾客P(M)
进入店内购物V(S)
P(C)
V(M)
（六）有一个理发店，店内共有20个座位供顾客等待理发，（进入理发店的顾客，都在此座位上等待理发，正在理发的顾客不占用此座位），当20个座位坐满了，后到的顾客不等待，立即回家。
当没有顾客时，理发师睡眠等待。
解：设信号量：S==0,MUTEX=1
设整型变量SM=20
理发师
REPEAT
P(S) -------如无顾客，理发师等待
理发
V(C) 叫一个顾客理发
UNTIL FALSE
顾客
P(MUTEX)
IF (SM=0)
{ V(MUTEX)――――满座，离开，回家
RETURN
}
ELSE
SM=SM-1―――――空座位数减1
V(MUTEX)
V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他
P(C) ———————等理发师叫自己理发
P(MUTEX)
SM=SM+1―――――被叫到，释放一个空的座位
V(MUTEX)
接受理发
如果此题改为：满座时，顾客等待空座位：则顾客进程的程序修改如下：
把SM设为信号量SM=20
顾客
P(SM) ---------------------申请一个座位，无则等待
V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他
P(C) ———————等理发师叫自己理发
V(SM)
接受理发
（七）一个盒子，内有黑白两种棋子（数量相等），甲每次从盒子中取出一颗黑子，乙每次从盒子中取出一颗白子，一人取了棋子后，必须等另一方取过棋子方可再取，（可假设甲先取）。
解：设信号量：SJ=1,SY=0
甲
REPEAT
P(SJ)
取一颗黑子
V(SY)
UNTIL 盒子中无黑子乙
REPEAT
P(SY)
取一颗白子
V(SJ)
UNTIL 盒子中无白子
（八）按要求完成下面的程序。
设有三个进程，input进程、compute进程和output进程；它们通过共享一个缓冲区buf 的合作关系如下：
（1）input进程每次输入数据后，把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印；
（2）comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算，并当output进程把输入数据打印完成后，把计算结果送入buf供output进程打印；
（3）output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。
解：
设信号量：ss1=1, ss2=0,sd1=sd2=sd3=0, 请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V 操作的语句填入下面的程序。
procedure input
begin
local data
repeat
get(data); /*输入数据到data*/
p(ss1);
buf=data;
(1)
V ( sd1 )
v(sd2);
until false
end;
procedure compute
begin
locol data
repeat
(2)
P ( sd1 )
data=buf;
计算data并把结果保存在data;
(3)
P ( ss2 )
buf=data;
v(sd3);
until false
end;
procedure output
begin
local data
repeat
P(sd2)
打印buf;
(4)
V ( ss2 )
p(sd3)
打印buf;
v(ss1);
until false
end;。