TYUT太原理工大学2022操作系统大题之PV操作

题型一：PV操作

前言：该题题目中会给出我们一个任务（通常可以分几步完成，每一步为一个进程），要求我们用PV操作实现该任务的同步问题，类似于这样：

首先让我们用一个简单的例子（生产者-消费者问题）来理解PV操作：

一个生产者，一个消费者，公用一个缓冲区：

该任务可分为两个部分（也就是两个进程）：进程1——生产者生产一个产品放入缓冲区；

进程2——消费者从缓冲区拿走产品进行消费。我们就是要用PV操作实现进程1、2的同步。

让我们来看一下完整的代码一：

begin                    //begin-end相当于{-}
    semaphore s1=1;      //表示缓冲区是否为空，初值为1
    semaphore s2=0;      //表示缓冲区中是否为满，初值为0
    cobegin              //cobegin与coend作用是确保P生产（进程）与P消费（进程）同步进行
        process P生产    //用process定义进程
        begin
        Ls:              //Ls意味L生产，下文还有Lx表示L消费
        生产一个产品;     //此处中文必须写，用来解释pv操作
        p(s1);           //s1=s1-1=0,意味着放入了产品使缓冲区不为空
        产品送往缓冲区;   //此处中文必须写，用来解释pv操作
        v(s2);           //s2=s2+1=1,意味着取出了产品使缓冲区为空
        goto Ls;          //Ls和goto Ls并用相当与while(true){ },使用它是为了确保p、v两个操作成对存在，避免发生中断
        end

        process P消费
        begin
        Lx:
        从缓冲区取出一个产品;
        p(s2);
        消费该产品;
        v（s1）;
        goto Lx;  
        end
    coend
end

我们还可以用代码二来代替代码一，如下：

semaphore s1=1;
semaphore s2=0;

main()
{
cobegin
shengchan();
xiaofei();
coend
}

shengchan()
{
while(true){             //while(true){ },使用它是为了确保p、v两个操作成对存在，避免发生中断
        生产一个产品;     //此处中文必须写，用来解释pv操作
        p(s1);           //s1=s1-1=0,意味着放入了产品使缓冲区不为空
        产品送往缓冲区;   //此处中文必须写，用来解释pv操作
        v(s2);     
            }
}

xiaofei()
{
while(true){
        从缓冲区取出一个产品;
        p(s2);
        消费该产品;
        v(s1);
            }
}

考试时我们用代码一。

有了“生产者-消费者”的铺垫我们来看一下文章最开始的3道例题，加深理解

桌子上有一只盘子，每次只能放入一个水果。爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放橘子，女儿专吃盘中的苹果，儿子专吃盘中的橘子。试用P、V操作实现父、母、儿、女进程的同步。

begin 
  semaphore S1=1；//（盘中是否为空）
  semaphore S2=0; //（盘中是否有苹果）
  semaphore S3=0; //（盘中是否有橘子）
 cobegin    
  　process P父
      begin
        Lf:
        取一个苹果；
        P(S1); 
        放入苹果；
     　 V(S2);
        goto Lf;
       end    
    process　P母
       begin
        Lm:
        取一个橘子；
        P(S1); 
        放入橘子；
        V(S3);
        goto Lm; 
       end
    process P儿 
       begin
        Ls:
        P(S3); 
        从盘中取橘子；
        V(S1);    
        吃橘子；
        goto Ls;
       end
    process P女
       begin
        Ld:
        P(S2);
　      从盘中取苹果；
        V(S1);
        吃苹果；
        goto Ld;
       end
 coend
end

 

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