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操作系统信号量

2018-04-22 18:10:10   0  举报

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操作系统信号量的一些整理

操作系统

信号量

作者其他创作

大纲/内容

why

互斥

独木桥过车问题

同步

生产者和消费者问题

how

PV操作：PV操作由P操作原语和V操作原语组成
（原语也叫原子操作Atomic Operation，是不
可中断的过程，对信号量进行操作。

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。

V(S):
1:将信号量S的值加1，即S=S+1；
2:该进程继续执行；如果该信号的
等待队列中有等待进程就唤醒等待进程。

PV操作解决互斥问题：

设信号量为S，初值为1
PV操作如下：
进程P1：进程P2
{ {
P(S); P(S);
访问资源; 访问资源;
V(S); V(S);
} }

PV操作解决同步问题：

设两个信号量：S生，S消。
初值为S生=1(代表仓库是否为空，只有仓库为空，生产者才能往里面放物品)
S消=0(代表仓库是否为满，只有仓库是满的，消费者才能从里面取物品)
PV操作如下：
生产者: 消费者:
while(true) while(true)
{ {
生产一个产品; P(S消);//判断仓库是否为满
P(S生);//判断仓库是否为空取走物品;
产品送入仓库; V(S生);//通知生产者仓库已空
V(S消);//通知消费者仓库已满消费者使用物品;
} }

PV操作解决互斥加同步问题:

注意：在使用PV操作之前，首先要分清
哪些是互斥问题(互斥访问临界资源)，
哪些是同步问题(具有前后执行顺序要求).

如何定义信号领的个数以及初值：

互斥问题：互斥问题要设互斥信号量，
不管有互斥关系的进程有几个和几类，
通常只设置一个信号量，且初值为1，
代表一次只允许一个进程对临界资源
访问。例外：当资源的种类有多种，
信号量的个数是由资源类数决定的，
初值由资源个数决定。

同步问题：同步问题要设同步信号量，
通常同步信号量的个数与参与同步的
种类有关，即同步关系涉及几类进程
，就有几个信号量。同步信号量表示
该进程是否可以开始或该进程是否已
经结束。

who

E.W.Dijkstra

生平

艾兹格·W·迪科斯彻（Edsger Wybe Dijkstra，
1930年5月11日~2002年8月6日）荷兰人。
计算机科学家，毕业就职于荷兰Leiden大学，
早年钻研物理及数学，而后转为计算学。
曾在1972年获得过素有计算机科学界的诺
贝尔奖之称的图灵奖，之后，他还获得过
1974年 AFIPS Harry Goode Memorial Award、
1989年ACM SIGCSE计算机科学教育教学杰出贡献奖、
以及2002年ACM PODC最具影响力论文奖。

成就

提出“goto”有害论

提出信号量和PV原语

解决了哲学家聚餐问题

Dijkstra最短路径算法和银行家算法的创造者

第一个Algol 60编译器的设计者和实现者

THE操作系统的设计者和开发者

与D. E. Knuth并称为我们这个时代最伟大的计算机科学家的人

what

信号量的定义：信号量（Semaphore），
相当于一个信号灯，代表一种状态。
每个信号量至少须记录两个信息：
信号量的值和等待该信号量的进程队列。

整形信号量

信号量的初值为非负的整数。当其值>=0的时候，表
示系统中对应资源的数目，当其值<0时，其绝对
值表示因该资源而被阻塞的的进程数目，当其值等于
0时，表示系统中对应资源都已经被占用，并且没有
因等待该资源而被阻塞的的进程。