訊號量中的PV操作

2021-06-20 04:17:01 字數 2190 閱讀 4617

一、訊號量的概念

1、訊號量的型別定義

訊號量(semaphore)的資料結構為乙個值和乙個指標,指標指向等待該訊號量的下乙個程序。訊號量的值與相應資源的使用情況有關。當它的值大於0時,表示當前可用資源的數量;當它的值小於0時,其絕對值表示等待使用該資源的程序個數。注意,訊號量的值僅能由pv操作來改變。

procedure p(var s:samephore);

procedure v(var s:samephore);

其中用到兩個標準過程:

asleep(s.queue);執行此操作的程序的pcb進入s.queue尾部,程序變成等待狀態

wakeup(s.queue);將s.queue頭程序喚醒插入就緒佇列

s.value初值為1時,可以用來實現程序的互斥。

p操作和v操作是不可中斷的程式段,稱為原語。如果將訊號量看作共享變數,則pv操作為其臨界區,多個程序不能同時執行,一般用硬體方法保證。乙個訊號量只能置一次初值,以後只能對之進行p操作或v操作。

由此也可以看到,訊號量機制必須有公共記憶體,不能用於分布式作業系統,這是它最大的弱點。

v原語的主要操作是:

(1)sem加1;

(2)若相加結果大於零,則程序繼續執行;

(3)若相加結果小於或等於零,則喚醒一阻塞在該訊號量上的程序,然後再返回原程序繼續執行或轉程序排程。

3、使用pv操作實現程序互斥時應該注意的是:

(1)每個程式中使用者實現互斥的p、v操作必須成對出現,先做p操作,進臨界區,後做v操作,出臨界區。若有多個分支,要認真檢查其成對性。

(2)p、v操作應分別緊靠臨界區的頭尾部,臨界區的**應盡可能短,不能有死迴圈。

(3)互斥訊號量的初值一般為1。

利用訊號量和pv操作實現程序同步:

pv操作是典型的同步機制之一。用乙個訊號量與乙個訊息聯絡起來,當訊號量的值為0時,表示期望的訊息尚未產生;當訊號量的值非0時,表示期望的訊息已經存在。用pv操作實現程序同步時,呼叫p操作測試訊息是否到達,呼叫v操作傳送訊息。

4、使用pv操作實現程序同步時應該注意的是:

(1)分析程序間的制約關係,確定訊號量種類。在保持程序間有正確的同步關係情況下,哪個程序先執行,哪些程序後執行,彼此間通過什麼資源(訊號量)進行協調,從而明確要設定哪些訊號量。

(2)訊號量的初值與相應資源的數量有關,也與p、v操作在程式**中出現的位置有關。

(3)同一訊號量的p、v操作要成對出現,但它們分別在不同的程序**中。

二、對pv操作的一些理解偏差

五個問題:

1、以v原語的1、2步來做,sem不就永遠大於0,那程序不就一直迴圈執行成為死迴圈了?

2、sem大於0那就表示有臨界資源可供使用,為什麼不喚醒程序?

3、sem小於0應該是說沒有臨界資源可供使用,為什麼還要喚醒程序?

4、如果是互斥訊號量的話,應該設定訊號量sem=1,但是當有5個程序都訪問的話,最後在該訊號量的煉表裡會有4個在等待,也是說s=-4,那麼第乙個程序執行了v操作使s加1,釋放了資源,下乙個應該能夠執行,但喚醒的這個程序在執行p操作時因s<0,也還是執行不了,這是怎麼回事呢?

5、sem的絕對值表示等待的程序數,同時又表示臨界資源,這到底是怎麼回事?

解析:1、p操作對sem減1的。p、v原語必須成對使用!從而不會造成死迴圈。

2、sem大於0的確表示有臨界資源可供使用,而且這個時候沒有程序被阻塞在這個資源上,也就是說沒有程序因為得不到這類資源而阻塞,所以沒有被阻塞的程序,自然不需要喚醒。

3、v原語操作的本質在於:乙個程序使用完臨界資源後,釋放臨界資源,使sem加1,以通知其它的程序,這個時候如果sem<0,表明有程序阻塞在該類資源上,因此要從阻塞佇列裡喚醒乙個程序來「轉手」該類資源。比如,有兩個某類資源,四個程序a、b、c、d要用該類資源,最開始sem=2,當a進入,sem=1,當b進入sem=0,表明該類資源剛好用完, 當c進入時sem=-1,表明有乙個程序被阻塞了,d進入,sem=-2。當a用完該類資源時,進行v操作,sem=-1,釋放該類資源,而這時sem<0,表明有程序阻塞在該類資源上,於是喚醒乙個。

4、當乙個程序阻塞了的時候,它已經執行過了p操作,並卡在臨界區那個地方。當喚醒它時就立即進入它自己的臨界區,並不需要執行p操作了,當執行完了臨界區的程式後,就執行v操作。

5、當訊號量sem小於0時,其絕對值表示系統中因請求該類資源而被阻塞的程序數目s大於0時表示可用的臨界資源數。注意在不同情況下所表達的含義不一樣。當等於0時,表示剛好用完。

訊號量,PV操作

它從整型訊號量 記錄型訊號量,進而發展為 訊號量集 機制 訊號量集,就是訊號量的集合 現在要用的是記錄型訊號量 1,訊號量幹嘛用的?訊號量 解決程序間同步與互斥問題 2.訊號量的組成 訊號量 分很多種,在此寫記錄型訊號量 record semaphore 訊號量組成 每個訊號量s除乙個整數值s.va...

訊號量同步 P V 操作

訊號是 e.w.dijkstra 在二十世紀六十年代末設計的一種程式設計架構。dijkstra 的模型與鐵路操作有關 假設某段鐵路是單線的,因此一次只允許一列火車通過。訊號將用於同步通過該軌道的火車。火車在進入單一軌道之前必須等待訊號燈變為允許通行的狀態。火車進入軌道後,會改變訊號狀態,防止其他火車...

PV操作和訊號量

乙個程序被分為了 就緒 ready 執行 running 和 阻塞 blocking 三個工作狀態,當前用處理器的哪個程序是 執行 狀態,當前已經具備了使用處理器的條件而等待處理器的程序是處於就緒狀態的程序,當執行的程序由於某種原因無法繼續使用處理器的時候就停止他使用處理器使他進入 阻塞 狀態,當他...