PV操作
一、PV操作
在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。P,V原语中P是荷兰语的Passeren，相当于英文的pass, V是荷兰语的Verhoog,相当于英文中的increment。
首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下：
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，排入等待队列。
V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1；
②如果S>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。
PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。
什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。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。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。
一般来说，信号量S>=0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S的值加1；若S£0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。
利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是：
进程P1 进程P2 …… 进程Pn
…… …… ……
P（S）； P（S）； P（S）；
临界区； 临界区； 临界区；
V（S）； V（S）； V（S）；
…… …… …… ……
其中信号量S用于互斥，初值为1。
使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是：
（1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。
（2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。
（3）互斥信号量的初值一般为1。
利用信号量和PV操作实现进程同步
PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。
使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：
（1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置哪些信号量。
（2）信号量的初值与相应资源的数量有关，也与P、V操作在程序代码中出现的位置有关。
（3）同一信号量的P、V操作要成对出现，但它们分别在不同的进程代码中。
二、具体问题
【例1】设公共汽车上,司机和售票员的活动分别是:
在汽车不断地到站、停车、行驶过程中,这两个活动有什么同步关系?用信号量和P、V操作实现它们的同步。
解：在汽车行驶过程中,司机活动与售票员活动之间的同步关系为：售票员关车门后,向司机发开车信号,司机接到开车信号后启动车辆,在汽车正常行驶过程中售票员售票,到站时司机停车,售票员在车停后开车门让乘客上下车。因此司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步:售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。
在本题中,应设置两个信号量:s1、s2,s1表示是否允许司机启动汽车,其初值为0;s2表示是否允许售票员开门,其初值为0。用P、V原语描述如下：
我们来分析这个过程，我们把S1和S2的初值都设为0。我们来分析分析：
1、P（S1）：S1=S1-1=-1，那么司机进程就被暂停，等会售票员进程，售票员关车门。
2、V（S1）：S1=S1+1=0，激活了司机进程，那么司机就开始启动车辆、正常行驶、到站停车，当然售票员也有可能同时在售票。
3、P(S2):S2=S2-1,售票员在售票之后的进程就被暂停，等待司机进程。这样就避免了售票员售票之后就开车门了。因为这是不允许的。
4、V（S2）：S2=S2+1，司机到站停车之后，就激活了售票员P（S2）的进程，那么售票员就进程 开车门、上下客的操作。
