LEC11 并发程序设计(PV操作习题讲解)
操作系统PV操作的作业参考答案
关于调度算法 【例1】下表给出作业l ，2，3的提交时间和运行时间。
采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法，试问作业调度次序和平均周转时间各为多少？（时间单位：小时，以十进制进行计算。
）作业号 提交时间 运行时间12 3 0.00.4 1.0 8.0 4.0 1.0 分析 解这样的题关键是要根据系统采用的调度算法，弄清系统中各道作业随时间的推进情况。
我们用一个作业执行时间图来形象地表示作业的执行情况，帮助我们理解此题。
采用先来先服务调度算法，是按照作业提交的先后次序挑选作业，先进入的作业优先被挑选。
然后按照“排队买票”的办法，依次选择作业。
其作业执行时间图如下： 采用短作业优先调度算法，作业调度时根据作业的运行时间，优先选择计算时间短且资源能得满足的作业。
其作业执行时间图如下： 由于作业1，2，3是依次到来的，所以当开始时系统中只有作业1，于是作业1先被选中。
在8.0时刻，作业1运行完成，这时系统中有两道作业在等待调度，作业2和作业3，按照短作业优先调度算法，作业3只要运行1个时间单位，而作业2要运行4个时间单位，于是作业3被优先选中，所以作业3先运行。
待作业3运行完毕，最后运行作业2。
作业调度的次序是1，3，2。
另外，要记住以下公式：作业i的周转时间T i＝作业完成时间－作业提交时间系统中个作业的平均周转时间，其中Ti为作业i的周转时间。
解：采用先来先服务调度策略，则调度次序为l、2、3。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间10.08.00.08.08.020.4 4.08.012.011.63 1.0 1.012.013.012.0平均周转时间T＝（8＋11.6＋12）/3＝10.53采用短作业优先调度策略，则调度次序为l、3、2。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间10.08.00.08.08.03 1.0 1.08.09.08.020.4 4.09.013.012.6平均周转时间T＝（8＋8＋12.6）/3＝9.53思考题1请同学们判断这句话：作业一旦被作业调度程序选中，即占有了CPU。
经典PV操作问题详解(最全面的PV资料)
经典P、V操作问题详解lionxcat@一、基本概念1. 信号量struct semaphore{int value; // 仅且必须附初值一次，初值非负PCBtype* wait_queue; // 在此信号量上阻塞的进程队列} S; // 信号量实例为S2. P、V操作P(S){S := S-1;if (S<0)调用进程自己阻塞自己，等待在S的等待队列末尾;}V(S){S := S+1;if (S≤0)从S等待队列头释放一进程就绪在就绪队列尾;调用进程继续执行;}3. 使用方法(i). P、V操作成队出现，处理互斥时出现在同一进程中；处理同步时出现在不同进程中。
(ii). 同步P先于互斥P调用，V的顺序无关。
4. 另类P、V操作导致的问题(或信号量的栈实现方法或漏斗法)[习题P174-23]某系统如此定义P、V操作：P(S): S = S-1; 若S＜0，本进程进入S信号量等待队列的末尾；否则，继续执行。
V(S): S＝S+1; 若S≤0，释放等待队列中末尾的进程，否则继续运行。
(1)上面定义的P、V操作是否合理？有什么问题？(2)现有四个进程P1、P2、P3、P4竞争使用某一个互斥资源（每个进程可能反复使用多次），试用上面定义的P、V操作正确解决P1、P2、P3、P4对该互斥资源的使用问题。
答：(1)不合理：先进后出；可能“无限等待”，即等待队列头的进程得不到释放。
(2)思路：令每个信号量上的等待队列中始终只有一个进程。
解决方案如下：(n个进程)n个进程至多有n-1个等待。
设置n-1个信号量，每个进程阻塞在不同的信号量上，使每个等待队列至多有一个进程等待。
用循环模拟队列。
Procedure_i(){int j;DO_PRE_JOB();for(j=n-2; j>=0; j--)P(S[j]);DO_JOB_IN_CRITICAL_SECTION();for(j=0;j<=n-2;j++)V(S[j]);……}二、经典进程同步问题总述：进程同步问题主要分为以下几类：一（生产者－消费者问题）；二（读者写者问题）；三（哲学家就餐问题）；四（爱睡觉的理发师问题）；五（音乐爱好者问题）；六（船闸问题）；七（红黑客问题）等。
第11课PV操作练习
P(S1)； 将缓冲区R中记 从T中取出记录 录拷贝到缓冲区 放入文件G中; T中; V(S2);
此种解法是否正确： GET: P(S1)； 从文件F取记录 放入缓冲区R中; V(S2); COPY: P(S2)； 将缓冲区R中记 录拷贝到缓冲区 T中; V(S3); PUT: P(S3)； 从T中取出记录 放入文件G中; V(S1);
P145 GET: P(S2)； 从文件F取记录 放入缓冲区R中; V(S1); COPY: PUT:
信号量S1,S2 初始值S1=0;S2=0
P(S1)； 将缓冲区R中记 从T中取出记录 录拷贝到缓冲区 放入文件G中; T中; V(S2);
此种解法是否正确： GET: P(S1)； 从文件F取记录 放入缓冲区R中; V(S2); COPY: P(S2)； 将缓冲区R中记 录拷贝到缓冲区 T中; V(S3); PUT: P(S3)； 从T中取出记录 放入文件G中; V(S1);
课堂练习
独木桥问题。某条河上只有一座独木桥， 以便行人过桥，现在河的两边都有人要过 桥，按照下面的规则过桥，为了保证过桥 安全，请用P，V操作分别实现正确的管理。 过桥的规则： 每次只允许一个人过桥
课堂练习
独木桥问题。某条河上只有一座独木桥， 以便行人过桥，现在河的两边都有人要过 桥，按照下面的规则过桥，为了保证过桥 安全，请用P，V操作分别实现正确的管理。 过桥的规则： 同一方向的可连续过桥，某方向有人过桥 时另一方向的人要等待。
课堂练习
独木桥问题。某条河上只有一座独木桥， 以便行人过桥，现在河的两边都有人要过 桥，按照下面的规则过桥，为了保证过桥 安全，请用P，V操作分别实现正确的管理。 过桥的规则： 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。
PV操作题PPT课件
Need ABCD
Allocation Work:=Work+ Allocation[i]
ABCD ABCD
Order
P1
2121
1100 3011 5132
②
P2
5132
0112 0100 5232
③
P3
5232
3100 1110 6342
④
P4
1020
0010 1101 2121
①
P5
6342
2110 0000 6342
• (1) 系统此时处于安全状态吗？ • (2) 若此时P2发出request1(1, 2, 2, 2)，系统能分配资源给它吗？
为什么？
Process
P0 P1 P2 P3 P4
Allocation ABCD 0032 1000 1354 0332 0014
MAX ABCD 0044 2750 3 6 10 10 0984 0 6 6 10
售票； wait(s2); 开车门； 上下乘客； }
}
11
s1：表示是否允许司机起动车辆， s2：表示是否允许售票员开门
Semaphore s1=0; Semaphore s2=0; main() {parbegin
driver(); conductor(); parend; }
driver() {while(1)
24
25
思考题
一个四道作业的操作系统中，设在一段时间内先后到达 6个作业，它们的提交时间和运行时间见表
作业号
提交时间
运行时间
JOB1
8:00
60
JOB2
8:20
35
JOB3
操作系统PV例题讲解
问题：（实现 4 个进程使用某一个需互斥使用的资源） 1）这样定义 P、V 操作是否有问题？
不合理：先进后出；可能“无限等待”
2）先考虑用这样的 P、V 操作实现 N 个进程竞争使用某一共享变量的互斥机制。 思路：令等待队列中始终只有一个进程。 将 “栈” 变成 “队列”
IF fork [i]=used THEN test_and_pick_up=false
ELSE BEGIN fork [i]:=used; test_and_pick_up:=true END
END;
PROCEDURE put_down(i:0..4); BEGIN fork [i]=free; signal (queue [i]); END;
Then V(buff[j].empty)； V(buff[j].mutex); j:=(j+1) mod k Until false; End
37.对 PV 操作定义做如下修改
P(s):
s:=s-1;
If s<0
Then 将本进程插入相应队列末尾等待；
V(s)：
s:=s+1; If s<=0 Then
} }
消费者： Void consumer (void); {
int item, I;
Message m; For (i=0;i<N; i++) send (producer, &m); While (TRUE){
Receive ( producer ,&m)； Extract_item( &m, &item); Send (producer ,&m); Consumer_item(item); } }
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。
pv操作例题
pv操作例题（原创实用版）目录1.PV 操作概述2.PV 操作的实例3.PV 操作的解题技巧4.总结正文一、PV 操作概述PV 操作是计算机编程中的一种操作，主要用于处理并发读写问题。
PV 操作是基于 C 语言的线程操作，通过 PV 操作，可以实现线程之间的同步和互斥。
PV 操作主要包括 P 操作和 V 操作两个方面。
P 操作用于线程申请资源，如果资源已经被其他线程占用，则线程需要等待。
V 操作用于线程释放资源，当有其他线程正在等待该资源时，V 操作会唤醒等待的线程。
二、PV 操作的实例下面通过一个简单的实例来介绍 PV 操作的使用方法。
假设有两个线程，线程 A 负责生产产品，线程 B 负责消费产品。
由于产品库存有限，需要通过 PV 操作来实现线程之间的同步和互斥。
1.定义一个 PV 结构体，包括 P 操作和 V 操作的 sem_t 结构体。
```ctypedef struct {sem_t p;sem_t v;} PV;```2.初始化 PV 结构体。
```cPV pv = {0};```3.线程 A 执行 P 操作申请资源。
```cpv.p = sem_wait(&pv.p);```4.线程 A 执行生产操作。
```c// 生产产品操作```5.线程 A 执行 V 操作释放资源。
```csem_post(&pv.v);```6.线程 B 执行 P 操作申请资源。
```cpv.p = sem_wait(&pv.p);```7.线程 B 执行消费操作。
```c// 消费产品操作```8.线程 B 执行 V 操作释放资源。
```csem_post(&pv.v);```三、PV 操作的解题技巧在实际编程过程中，PV 操作的解题技巧主要包括以下几点：1.根据实际需求，合理地设置 PV 操作的资源。
2.确保 PV 操作的同步和互斥性，避免死锁现象的发生。
3.在编写 PV 操作时，要注意线程之间的切换和调度。
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第十一讲 并发程序设计 习题讲解
南京大学软件学院
16:03
信号量– 前驱关系
P1
P2
P3
P5 P4
P6
类似于PERT图
信号量– 前驱关系
Semaphore s1=0; /*表示进程P1是否已经执行完成*/ Semaphore s2=0; /*表示进程P2是否已经执行完成*/ Semaphore s3=0; /*表示进程P3是否已经执行完成*/ Semaphore s4=0; /*表示进程P4是否已经执行完成*/ Semaphore s5=0; /*表示进程P5是否已经执行完成*/ main ( ) { cobegin
P5( ) {
P(s2) …. V(s5) }
P6( ) {
P(s3) P(s4) P(s5) …. }
信号量– 前驱关系
P1
P2
P3
P4 P5
类似于PERT图
习题 (信号量与PV操作)
1、读者写者问题 2、睡眠的理发师问题 3、农夫猎人问题 4、银行业务问题 5、缓冲区管理 6、售票问题 7、吸烟者问题
P1( ); P2( ); P3( ); P4( ); P5( ); p6( ); coend }
信号量– 前驱关系
P1( ) {
…. V(s1) V(s1) }
P2( ) {
P(s1) …. V(s2) V(s2) }
P3( ) {
P(s1) …. V(s3) }
P4( ) {
P(s2) …. V(s4) }
睡眠的理发师问题
int waiting=0;
//等候理发顾客坐的椅子数
int CHAIRS=N;
//为顾客准备的椅子数
semaphore customers, barbers, mbers=0; mutex=1;
process barber( ) {
process customer_i( ) {
者
if(readcount==0) V(wmutex);
优
V(rmutex);
先}
}
读者/写者问题(写者优先)
int readcount = 0, writecount = 0; semaphore x=1, y=1, z=1; // readcount,writecount互斥 semaphore rmutex=1,wmutex=1； // 读锁，写锁
while(true) {
P(mutex);
//进入临界区
P(customers);
if(waiting<CHAIRS) {
//有顾客吗?若无顾客,理发师睡眠
//有空椅子吗
P(mutex);
waiting++; //等候顾客数加1
//若有顾客时，进入临界区
process writer {
P(y); writecount++; if (writecount==1) P(rmutex); V(y); P(wmutex); write; V(wmutex) P(y);
writecount--;
if (writecount==0) V(rmutex); V(y); };
while(true) {
决
P(S);
P(S);
读
P(rmutex);
P(wmutex);
者
if (readcount==0) P(wmutex);
写文件；
写
readcount++;
V(wmutex);
者
V(rmutex);
问
V(S);
题
读文件； P(rmutex);
-
写
readcount--;
V(S); } }
1、读者/写者问题
读者与写者问题(reader-writer problem) (Courtois, 1971)也 是一个经典的并发程序设计问题。有两组并发进程：读者 和写者，共享一个文件F，要求：
(1)允许多个读者可同时对文件执行读操作 (2)只允许一个写者往文件中写信息 (3)任一写者在完成写操作之前不允许其他读者或写者工作 (4)写者执行写操作前，应让已有的写者和读者全部退出 使用PV操作求解该问题
process reader {
P(z); P(rmutex);
P(x); readcount++;
if (readcount==1) P(wmutex);
V(x); V(rmutex); V(z);
read; P(x);
readcount--; if (readcount==0) V(wmutex); V(x)
P(rmutex);
P(wmutex);
if (readcount==0) P(wmutex);
写文件；
readcount++;
V(wmutex);
V(rmutex);
}
读文件；
}
P(rmutex); readcount--;
? 什么问题
if(readcount==0) V(wmutex); V(rmutex);
};
2、睡眠的理发师问题
理发店理有一位理发师、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，理发师便在理发椅上睡觉 一个顾客到来时，它必须叫醒理发师 如果理发师正在理发时又有顾客来到，则如果有空
椅子可坐，就坐下来等待，否则就离开 使用PV操作求解该问题
睡眠的理发师问题
int waiting=0;//等候理发顾客坐的椅子数 int CHAIRS=N; //为顾客准备的椅子数 semaphore customers,barbers,mutex; customers=0;barbers=0;mutex=1;
读者/写者问题
semaphore rmutex，wmutex；
rmutex=1; wmutex=1; S=1; //增加互斥信号量S
int readcount=0; //读进程计数
process reader_i( ) {
process writer_i( ) {
while (true) {
while(true) {
读者优先！
}
}
信 号
semaphore rmutex，wmutex，S； rmutex=1; wmutex=1; S=1; //增加互斥信号量S
int readcount=0; //读进程计数
量 process reader_i( ) {
process writer_i( ) {
解 while (true) {