使用P、V操作解决进程同步互斥问题-操作系统实例

"该资源是关于操作系统中的进程同步和互斥问题的学习资料，主要通过具体的例子解释如何使用P、V操作解决并发控制中的经典问题。" 操作系统中的进程同步与互斥是多道程序设计中非常重要的概念，它们涉及到多个进程在共享资源时的协调和控制。互斥是指在任何时候只有一个进程能访问临界资源，以防止数据的不一致性。同步则是指多个进程协同工作，确保正确执行顺序和避免死锁。 在提供的例子中，例1是一个典型的单向十字路口的交通管理问题。这里，我们有两个进程：由东向西的车辆和由南向北的车辆，它们需要共享十字路口这个资源。为了解决这个问题，我们可以使用信号量机制。互斥信号量`s`初始化为1，表示十字路口允许的最大车辆数。当一个进程（如由东向西的车辆）想要通过时，执行P操作减小`s`，如果`s`小于0，则进程被阻塞等待；通过后，执行V操作增加`s`，如果`s`仍然小于等于0，那么唤醒等待的进程。这样就确保了任何时候最多只有一辆车通过。 例2涉及的是材料保管员和学生之间的交互。保管员管理着纸和笔，A组学生有纸，B组学生有笔，他们需要通过一个小盒交换材料。这里，我们不仅需要互斥（控制小盒的操作），还需要同步（确保学生取到材料后，保管员才能再次放入材料）。为此，我们设置了一个互斥信号量`s`，初始值为1，用于控制对小盒的访问。另外，设置同步信号量`paper`和`pen`，初始值为0，表示小盒中没有材料。当保管员放入材料后，根据材料类型执行对应的V操作，唤醒等待的对应组学生。 这两个例子生动地展示了P、V操作在解决并发控制问题中的应用。P操作用于请求资源，V操作用于释放资源，通过这样的协调，可以有效地避免竞争条件和死锁的发生，确保系统的正确运行。在实际操作系统设计中，这些基本的同步原语是构建复杂并发系统的基础。