操作系统P,V(wait,signal原语)操作讲解，以及两个例题(答案仅供参考)

操作系统的pv操作是很核心的概念。

临界区 : 我们把并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区。

信号量 : 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。

进程的互斥:是指当有若干个进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个进程去使用该资源，其他要使用它的进程必须等待，直到该资源的占用着释放了该资源。
进程的同步:是指在并发进程之间存在这一种制约关系，一个进程依赖另一个进程的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达才被唤醒。

pv操作又称wait,signal原语。
主要是操作进程中对进程控制的信息量的加减控制。

wait用法：
wait(num),num是目标参数，wait的作用是使其（信息量）减一。
如果信息量>=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。
signal用法：
signal(num),num是目标参数，signal的作用是使其（信息量）加一。
如果信息量>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。

一下提供两个例题，答案仅供参考。
1.有一阅览室，共有100个座位。读者进入时必须先在一种登记表上登记，该表为每一座位列一个表目，包括座号和读者姓名。读者离开时要注销掉登记内容。试用wait和signal原语描述读者进程的同步问题。

首先提供一份我参考的答案网址
https://www.ppkao.com/tiku/shiti/10058883.html
然后·我个人理解的代码（解释基本在注释中）：

定义seats为阅览室剩余座位，初值100定义r_num为当前阅览室内读者人数，初值0定义互斥描述 m,初值1定义读者进入的进程定义为in(),反之out()则：in(){//进入while(1){wait(seats)；//seats>0有位置，否则离开位置信息量减1，
填表是大家的共享资源，既是临界区
wait(m)；开始填表；
signal(m)结束填表；
读者信息量加1；signal(r_num)//添加一个读者人数，r_num+1}}out(){while(1){wait(r_num)//读者数>0有人离开，减少一个读者人数，r_num-1读者信息量减1；wait(m)；拿其表；
signal(m)勾选表，放下表；
消除表登记信息；位置信息量加1；signal(seats)；//人离开阅览室，释放位置资源}}

2.这个题是按我自己理解写的，无任何参考（可能有错）

（1）小问可以看成经典的生产消费模型，
共用资源是独木桥，且同时只允许一人通过。

定义上桥为walkUp(),是生产者进程，
反之walkDown()，是消费者进程。定义桥上有人isTrue初值为0
定义桥上无人isFalse初值为1walkUp(){
while(1){
P(isFalse)；//无人则上桥，代表现在有人了
无人信息减一；
有人加一代表有人；
V(isTrue)；//有人了
}
}
walkDown(){while(1){
P(isTrue)；//现在走下来了，就没人了有人信息减一，代表无人
V(isFalse)；//加一代表没人
}
}

（2）小问

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)

有些不规范，如果有错，希望大家多多指教！

加油！

ps:第二次修改，学艺不精，例题坑了（少写，有错）部分同学！不好意思！现在改了，我把例题及一些其他概念也补充了一些，虽然可能还是不太好！

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