操作系统第二章pv操作典型问题
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操作大题解题思路
pv操作大题解题思路PV操作是指进程同步的一种经典方法，用于解决进程之间的互斥和同步问题。
在解题时，可以按照以下思路进行分析和回答：1. 什么是PV操作？PV操作是指通过对信号量进行P（Proberen）和V（Verhogen）操作来实现进程同步。
P操作用于申请资源，如果资源不可用，则进程进入等待状态；V操作用于释放资源，让等待的进程得以继续执行。
2. PV操作的作用是什么？PV操作用于解决进程之间的互斥和同步问题。
互斥是指同一时间只允许一个进程访问临界资源，而同步是指进程之间按照一定的顺序执行，避免出现竞态条件和死锁等问题。
3. PV操作的原理是什么？PV操作基于信号量（Semaphore）的概念。
信号量是一个计数器，用于控制对共享资源的访问。
P操作会将信号量的值减1，如果结果小于0，则进程进入等待状态；V操作会将信号量的值加1，如果结果小于等于0，则唤醒等待的进程。
4. PV操作的应用场景有哪些？PV操作常用于解决生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家就餐问题等。
在这些场景中，通过合理使用PV操作可以实现进程之间的协调与同步，避免资源竞争和死锁。
5. PV操作有哪些特点和优势？PV操作具有以下特点和优势：互斥性，PV操作可以确保同一时间只有一个进程访问共享资源，避免数据的不一致性。
同步性，PV操作可以按照一定的顺序执行进程，避免竞态条件和死锁。
简单高效，PV操作是一种经典的进程同步方法，实现简单，高效可靠。
适用性广泛，PV操作可以应用于各种并发场景，解决不同类型的进程同步问题。
总结：PV操作是一种经典的进程同步方法，通过对信号量进行P和V 操作来实现互斥和同步。
它的应用场景广泛，可以解决生产者-消费者问题、读者-写者问题等。
PV操作具有互斥性、同步性、简单高效和适用性广泛等特点和优势。
在解题时，可以根据具体的问题场景，灵活运用PV操作，保证进程之间的协调与同步。
PV操作的例题
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。
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。
计算机操作系统PV操作例题
问题1 一个司机与售票员的例子在公共汽车上，为保证乘客的安全，司机和售票员应协调工作：停车后才能开门，关车门后才能行车。
用PV操作来实现他们之间的协调。
S1：是否允许司机启动汽车的变量S2：是否允许售票员开门的变量driver()//司机进程{while (1)//不停地循环{P(S1);//请求启动汽车启动汽车;正常行车；到站停车；V(S2); //释放开门变量，相当于通知售票员可以开门}}busman()//售票员进程{while(1){关车门;V(S1)；//释放开车变量，相当于通知司机可以开车售票P(S2)；//请求开门开车门；上下乘客；}}注意：busman() driver() 两个不停循环的函数问题2 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=1P(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;问题3 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=1P (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+1V (MD)过桥P (MD)CD=CD-1IF (CD=0){V (MUTEX) }V (MD)从西向东：P (MX)IF (CX=0){P (MUTEX) }CX=CX+1V (MX)过桥P (MX)CX=CX-1IF (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。
pv操作例题详细解释
pv操作例题详细解释【最新版】目录1.PV 操作简介2.PV 操作例题3.例题详细解释正文一、PV 操作简介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和变量之间关系的操作方法。
PV 操作广泛应用于各种编程语言中，如 C、C++、Java 等。
通过 PV 操作，程序员可以实现对变量的读取、修改、锁定等操作，以确保程序在多线程环境下的正确性和可靠性。
二、PV 操作例题假设有一个简单的程序，需要实现一个功能：当一个整数变量 x 的值在 0 到 100 之间时，输出“x 的值在 0 到 100 之间”。
如果 x 的值小于 0 或大于 100，则输出“x 的值不在 0 到 100 之间”。
请使用 PV 操作实现这个功能。
三、例题详细解释为了实现这个功能，我们可以使用 C 语言中的 PV 操作。
具体实现如下：```c#include <stdio.h>#include <pthread.h>int x = 0;int flag = 0;void thread_function(){pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁if (x < 0 || x > 100) { // 判断 x 的值是否在 0 到 100 之间flag = 1; // 设置标志位}pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁}int main(){pthread_t thread;pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL); // 创建线程pthread_join(thread, NULL); // 等待线程结束if (flag == 1) {printf("x 的值不在 0 到 100 之间");} else {printf("x 的值在 0 到 100 之间");}pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁return 0;}```在这个例子中，我们使用了一个互斥锁（mutex）来保护对变量 x 的访问。
操作系统PV操作习题
操作系统PV操作习题操作系统PV操作习题-----------------------------------------------------1、引言在操作系统中，PV操作（也称作P操作和V操作）是用于进程同步的一种常见机制。
P操作用于获取或申请资源，V操作用于释放资源。
本文将为您提供一些关于PV操作的习题，以帮助您巩固相关的概念和原理。
2、PV操作基本概念2.1 P操作描述P操作的基本概念和含义，以及在实际应用中的具体场景。
2.2 V操作解释V操作的基本概念和含义，并举例说明其在实际问题中的应用。
3、PV操作习题集3.1 习题一、生产者-消费者问题描述一个典型的生产者-消费者问题，并通过使用P操作和V操作对其进行解决。
3.2 习题二、读者-写者问题解释一个典型的读者-写者问题，并使用PV操作来实现对该问题的解决。
3.3 习题三、哲学家就餐问题描述哲学家就餐问题的场景，并说明如何采用PV操作来解决这一问题。
4、常见PV操作错误4.1 死锁解释什么是死锁以及为什么会发生死锁现象，同时提供一些避免死锁的方法。
4.2 饥饿描述什么是饥饿，以及一些可能导致饥饿的常见原因，并提供解决饥饿问题的一些策略。
5、附录本文档附带以下附件:- 习题的解答和详细说明- 相关的代码示例6、法律名词及注释在本文档中，涉及的法律名词及其注释如下：- PV操作：即P操作和V操作，用于进程同步的一种机制。
- 生产者-消费者问题：一种经典的并发控制问题，涉及到生产者和消费者之间的资源竞争。
- 读者-写者问题：一种并发控制问题，涉及到多个读者和写者对共享资源的访问。
- 哲学家就餐问题：一种经典的并发控制问题，涉及到多个哲学家通过共享的餐具进行就餐。
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semaphore s, Sa , Sb, mutexa , mutexb ; s =1;mutexa =1;mutexb=1; sa =0; sb= 0 ; box ( PaPer , pen ) ;
cobegin { process 保管员 begin repeat P(S); take a( box ) = Paper then V ( Sa ) ; else V( Sb ) ; untile false ; end
P2: begin repeat P(S2); 拣黑子； V(S1); until false end coend end
典型生产者问题1
有一材料保管员，他保管纸和笔若干。有A 、 B 两组学生，A 组学生每人都备有纸，B 组学 生每人都备有笔．任一学生只要能得到其他一 种材料就可以写信。有一个可以放一张纸或一 支笔的小盒，当小盒中无物品时，保管员就可 任意放一张纸或一支笔供学生取用，每次允许 一个学生从中取出自己所需的材料，当学生从 盒中取走材料后允许保管员再存放一件材料， 请用信号量与P 、V 操作。
思考：
某寺庙有小和尚和老和尚各若干人，水缸一只， 由小和尚提水入缸给老和尚饮用。水缸可容水 10 桶，水取自同一口水井中。水井径窄，每 次仅能容一只水桶取水，水桶总数为3 个。若 每次入、取水仅为1 桶，而且不可同时进行。 试用一种同步工具写出小和尚和老和尚入水、 取水的活动过程。
思考：
拣子问题
在一个盒子里，混装了数量相等的黑白围棋 子· 现在用自动分拣系统把黑子、白子分开， 设分拣系统有二个进程P1 和P2 ，其中P1 拣 白子；P2 拣黑子。规定每个进程每次拣一子； 当一个进程在拣时，不允许另一个进程去拣； 当一个进程拣了一子时，必须让另一个进程去 拣．试写出两进程P1 和P2 能并发正确执行的 程序。
设置两个信号量S1和S2来协调进程P1和P2之间的同步。 假定先让P1拣白子，则信号量S1和S2的初值分别为1和0。 两个并发进程相应的程序如下：
begin S1 :=1; S2 := 0; cobegin P1: begin repeat P(S1); 拣白子； V(S2); until false end
有三个并发进程：R 负责从输入设备读入信息 块，M 负责对信息块加工处理；P 负责打印输 出信息块。今提供； 1）一个缓冲区，可放置K 个信息块； 2 ）二个缓冲区，每个可放置K 个信息块；
典型的进程同步问题，可设四个信号量S1 、S2 、S3 和 S4 来协调进程工作。
var S1 , S2 ,S3 , S4 : semaphore ; S1 : = 1 ;S2 ：=S3 : = S4 : = 0 ; cobegin process P4 process P2 process P3 { process P1 begin begin begin begin repeat repeat repeat repeat P( S4 ) ; 有顾客到来； 收款并提交食品； P (S2 ) ; P (S3 ) ; P ( S1 )； 将做好的饭菜打包； V ( S1 ) ; 接受顾客点菜； 准备顾客的饭菜； ufltile false ; V ( S2 )； v ( S3 ) ; V ( S4 ) ; end untile false； untile false ; untile false ; } end end end coend . consumer
Process A组学生 begin repeat P ( Sa ) ; P ( mutexa ) ; take the pen from box ; V ( mutexa ) ; V(S); write a letter; untile false ; end
Process B组学生 begin repeat P ( Sb ) ; P ( mutexb ) ; take the paper from box ; V ( mutexb ) ; V(S); wnte a letter ; untile false ; end } Coend .
daughteri(i = 1, 2;): begin repeat P(apple); P(mutex); 取盘中苹果； V(mutex); V(empty); until false end
soni(i = 1, 2): begin repeat P(orange); P(mutex); 取盘中桔子； V(mutex); V(empty); until false end coend end;
PV操作典型问题
司机与售票员的问题
司机 P1 售票员 P2 semaphore s1=0,s2=0; while (true) while (true) { { P(S1); 启动车辆； 关门； V(S1); 正常运行； 售票； P(S2); 到站停车； 开门； V(S2); } }
前驱关系
. 一个快餐厅有4 类职员：(1）领班：接受顾 客点菜；( 2 ）厨师：准备顾客的饭菜；( 3 ) 包工：将做好的饭菜打包；( 4 ）出纳员：收 款并提交食品。每个职员可被看作一个进程， 试用一种同步机制写出能让四类职员正确并发 运行的程序。
哲学家进餐 解决办法1
至多只允许有四位哲学家同时去拿左边的筷子， 最终能保证至少有一位哲学家能够进餐，并在 用毕时能释放出他用过的两只筷子，从而使更 多的哲学家能够进餐。
semaphore seat=4; chopstick[5]={1,1,1,1,1}; process i {while(ture) { think(); P (seat); P (chopstick[i]); P (chopstick[i+1]%5);} eat(); V (chopstick[i]); V (chopstick[i+1]%5); V (seat); } }
哲学家进餐 解决办法3
规定奇数号哲学家先拿他左边的筷子，然后再 去拿右边的筷子；而偶数号哲学家则相反。按 此规定，将是1、 2号哲学家竞争1号筷子；3、 4号哲学家竞争3号筷子。即五位哲学家都先竞 争奇数号筷子，获得后，再去竞争偶数号筷子， 最后总会有一位哲学家能获得两只筷子而进餐
semaphore chopstick[5]={1,1,1,1,1}; process i {while(ture) {think(); if(i%2!=0) { P(chopstick[i]); P(chopstick[i+1]%5);} else {P(chopstick[i+1]%5); P(chopstick[i]);} eat(); V(chopstick[i]); V(chopstick[i+1]%5); } }
典型生产者问题2
桌上有一只盘子，最多可以容纳两个水果，每 次仅能放入或取出一个水果。爸爸向盘子中放 苹果(apple ) ，妈妈向盘子中放桔子(orange ) ， 两个儿子专等吃盘子中的桔子，两个女儿专等 吃盘子中的苹果．试用：信号量和P 、V 操作, 描述进程同步。
begin mutex := 1; empty := 2; mother: apple := 0; orange := 0; begin repeat cobegin P(empty); father: P(mutex); begin 向盘中放桔子； repeat V(mutex); P(empty); V(orange); P(mutex); until false 向盘中放苹果； end V(mutex); V(apple); until false end