操作系统PV操作补充题
1、(2009全国试题)三个进程P1、P
2、P3互斥使用一个包含N(N>0)个单元的缓冲区。
P1每次用produce( )生成一个正整数并用put( )送入缓冲区某个单元中；P2每次用getodd( )从缓冲区中取出一个奇数并用countodd( )统计奇数个数；P3每次用geteven( )从缓冲区中取出一个偶数并用counteven( )统计偶数个数。
请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥
活动，并说明所定义的信号量的含义。
要求用伪代码描述。
2、请用信号量解决以下的“过独木桥”问题：同一方向的行人可连续过桥，当
某一方向有人过桥时，另一方向的行人必须等待；当某一方向无人过桥时，另一方向的行人可以过桥。
3、有一阅览室，共有100个座位。
为了很好利用它，读者进入时必须先在登记
表上进行登记。
该表表目设有座位号和读者姓名；离开时再将其登记项摈除。
试问：
⑴为描述读者的动作，应设哪几个进程？它们之间的关系是什么？
⑵试用P、V操作描述进程之间的同步或算法。
4、某自动质量检测系统有三个进程Q、A、B组成。
进程Q每次取一件产品检测，把检测后的产品存放在货架F上，F的容量为每次只能存放一件产品。
若货架上存放的是合格产品则让进程A取出，并在产品上贴标签后包装；若货架上存放的是不合格产品则让进程B取出后，将其丢入废物箱。
回答下列问题：
（1）写出用PV操作管理时应定义的信号量及初值：①。
（2）完成下列算法中的填空，使它们能按上述要求正确地并发执行。
进程Q: 取一件产品检测;
② ;
F:=检测后的产品
If F=合格产品 then ③
else ④进程A: _____⑤ ;
y:=F中产品 ;
______⑥ ;
对产品贴标签且包装;
进程B：____⑦ ;
z:=F中产品;
____⑧ ;
把产品丢入废物箱;
5、《操作系统》课程的期末考试即将举行，假设把学生和监考老师都看作进程，学生有N人，教师1人。
考场门口每次只能进出一个人，进考场的原则是先来先进。
当N个学生都进入了考场后，教师才能发卷子。
学生交卷后即可离开考场，
而教师要等收上来全部卷子并封装卷子后才能离开考场。
(1)问共需设置几个进程?
(2)请用P、V操作解决上述问题中的同步和互斥关系。
课后作业：2、3、4、5、6、10、11、19、20、21、23。
操作系统PV操作习题
操作系统PV操作习题⼀、⽤P、V操作描述前趋关系。
P1、P2、P3、P4、P5、P6为⼀组合作进程，其前趋图如图2．3所⽰，试⽤P、V 操作描述这6个进程的同步。
p23图2．3说明任务启动后P1先执⾏，当它结束后P2、P3可以开始执⾏，P2完成后P4、P5可以开始执⾏，仅当P3、P4、P5都执⾏完后，P6才能开始执⾏。
为了确保这⼀执⾏顺序，设置5个同步信号量n、摄、f3、f4、g分别表⽰进程P1、P2、P3、P4、P5是否执⾏完成，其初值均为0。
这6个进程的同步描述如下：图2．3 描述进程执⾏先后次序的前趋图int f1=0; /*表⽰进程P1是否执⾏完成*／int f2=0; /*表⽰进程P2是否执⾏完成*／int f3=0; /*表⽰进程P3是否执⾏完成*／int f4=0; /*表⽰进程P4是否执⾏完成*／int f5=0; /*表⽰进程P5是否执⾏完成*／main() {cobeginP1( );P2( );P3( );P4( );P5( );P6( );coend}P1 ( ){┇v(f1);v(f1)：}P2 ( ){p(f1);┇v(f2);v(f2);)P3 ( ){p(f1);┇v(f3);}P4( ){p(f2);┇v(f4);}P5 ( ){p(f2);┇v(f5);}P6( ){p(f3);p(f4);p(f5);┇}⼆、⽣产者-消费者问题p25⽣产者-消费者问题是最著名的进程同步问题。
它描述了⼀组⽣产者向⼀组消费者提供产品，它们共享⼀个有界缓冲区，⽣产者向其中投放产品，消费者从中取得产品。
⽣产者-消费者问题是许多相互合作进程的⼀种抽象。
例如，在输⼊时，输⼊进程是⽣产者，计算进程是消费者;在输出时，计算进程是⽣产者，打印进程是消费者。
因此，该问题具有很⼤实⽤价值。
我们把⼀个长度为n的有界缓冲区(n>0)与⼀群⽣产者进程P１、P２、…、Pm和⼀群消费者进程C１、C２、…、Ck 联系起来，如图2．4所⽰。
操作系统PV操作一百题
seller smoker paper 3 match 1 tobacco 2
mutex seller The P,V code Using Pascal vars , S1 ,S2 , S3 ; semaphore ; S:=1 ; S1:=S2:=S3:=0 ; fiag1 , flag2 , fiag3 : Boolean ; fiag1:=flag2:=flag3:=true; cobegin process begin repeat P(S) ; flagi //nago1 nage2 nage3 if flag2 & flag3 then V(S1) ; // else if flag1 & fiag3 then V(S2); // else V(S3) ; // until false ;
AND Swait(empty 2 -(Readers-Writers Problem) Reader (Writer) mutex) Ssignal(full mutex)
1 2 3 Semaphore P V Reader Read Writer P() V() Write
The P,V code Using Pascal rwmutex rmutex readcount var rwmutex, rmutex int readcount = 0; cobegin procedure reader_i begin // i=1,2,?. P(rmutex); Readcount + +; if (readcount = = 1) P(rwmutex); V(rmutex); P(rmutex); Readcount - -; if (readcount = = 0) V(rwmutex); V(rmutex); end procedure Writer_j begin // j = 1,2,?. P(rwmutex); V(rwmutex); end coend The P,V code Using Pascal 1 2 3 rwmutex rmutex var rwmutex, rmutex / 10 semaphore := 1, 10 10 semaphore := 1, 1 /
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。
）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1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0 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1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6 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。
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。
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。
操作系统PV操作经典例题与答案
操作系统PV操作经典例题与答案1. 推广例子中的消息缓冲问题。
消息缓冲区为k个，有1个发送进程，n个接收进程，每个接收进程对发送来的消息都必须取一次若有m个发送进程呢？Send：SB=k; //信号量，标记当前空余缓冲区资源。
i = 0; //标记存放消息的缓冲区位置while (true) {P(SB);往Buffer [i]放消息;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;ReadCount++If（ReadCount<n）{< p="">V(SM);P(SW)}else{V(SB);j = (j+1) % k;for(int g=1; g< ReadCount;g++)V(SW);ReadCount=0；}};2.第二类读者写者问题：写者优先条件：1）多个读者可以同时进行读2）写者必须互斥（只允许一个写者写，也不能读者写者同时进行）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）rc=0, //正在读者计数器wc, //写计数器rw, //读等计数器R //等待读信号量W //等待写信号量读者：while (true) {P(mutex);if (wc >0){rw++P (R);}rc++;If（rw>0&&wc=0）{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)){P(W)}V(mutex);写P(mutex);Wc --;if（wc>0）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。
计算机操作系统PV操作例题
V（S）；
打印y中的数；
goto L3；
end；
process W2
z：integer
begin
L4：P（S2）；
z：=B；
V（S）；
打印z中的数；
goto L4；
end；
coend；
end.
P（S）；
P（S）；
B：＝xl
V（S1）；
goto L1；
end；
process R2
x2：integer；
begin
L2：从磁盘读一数；
x2：=读入的数；
x2：=读入的数；
P（S）；
B：＝x2；
V（S2）；
goto L2；
end；
process W1
y：integer；
begin
L3：P（S1）；
?? buf=data;
?? v(sc);
until false
end;
procedure output
begin
local data
repeat
?? P(sc)
??打印buf;
?? (4)
????? V ( sd )?????????????????????????????
?? p(sc)
??打印buf;
}
}
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）
(完整word版)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。
）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1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0 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1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6 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。
操作系统PV操作习题集
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，它的应用范围很广，它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) ｝V （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.问题4 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。