操作系统基本原理

 

操作系统用于管理系统的硬件、软件和数据资源，控制程序的运行，是应用软件与硬件之间的接口，也是人机之间的接口。操作系统的职能包括进程管理、存储管理、文件管理、设备管理、作业管理等。

 

在进程管理中，PV操作在处理进程的同步与互斥问题方面非常重要，当多个进程需要同时访问共享资源时会用到。PV是用荷兰语表示的简写，P表示通过，V表示释放，据说这是计算机领域为数不多的非英语简写。

 

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，表示不可中断的过程，这两个原语要操作信号量S。

P操作将S的值减1，如果S<0，则将该进程置为等待状态并加入进程队列中，否则继续执行。

V操作将S的值加1，如果S<=0则唤醒等待队列中的第一个进程，否则继续执行。

接下来使用单缓存区生产者、消费者问题来描述PV操作的运用，由于只有一个单缓存区，生产速度过快会使缓存区溢出，而消费速度过快会从缓存区拿到空值，如图所示，在加入PV操作后就能解决这些问题

 

有生产者、消费者两个进程，使用两个PV操作，S1的初值为1，S2的初值为0。生产者第一次执行，S1=0，送产品到缓存区，S2=1；第二次执行时S1=-1，生产者进程转为等待状态并加入进程队列。对于消费者进程，第一次执行过程中S2=0，从缓存区取产品，S1=0，消费产品，由于S1=0，生产者进程便被唤醒了，此时正好缓存区的产品被消费完。同理，如果消费者进程先执行，也照样能保证两个进程的配合无间。

PV操作便是通过这样的过程来协调几个需要同步的进程的。