第三章-3-1操作系統(tǒng)

DOSWindows9XWindowsNTLinuxUNIXWindowsCE第三章 操作系統(tǒng)3.1操作系統(tǒng)導(dǎo)論3.1.1什么是操作系統(tǒng)所謂操作系統(tǒng)就是能有效地管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種軟、硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，為用戶創(chuàng)造良好工作環(huán)境的系統(tǒng)軟件。設(shè)置操作系統(tǒng)的目的是：1.有效地管理計(jì)算機(jī)的所有軟、硬件資源，使計(jì)算機(jī)能夠高效率地工作；2.方便用戶使用。操作系統(tǒng)是運(yùn)行在硬件上的最基本的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)的形成這工作方式有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：

（1）計(jì)算機(jī)的全部資源（CPU、內(nèi)存、外部設(shè)備等）由一個(gè)用戶獨(dú)占。（2）人工操作、CPU和輸入輸出設(shè)備的工作串行進(jìn)行。整個(gè)操作過(guò)程非常繁瑣，計(jì)算機(jī)工作效率很低。（一）手工操作方式鑿有高級(jí)語(yǔ)言編寫的紙帶3.1.2操作系統(tǒng)的分類

1、批處理操作系統(tǒng)2、分時(shí)系統(tǒng)3、實(shí)時(shí)系統(tǒng)單道批處理系統(tǒng)多道批處理系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)

把作業(yè)控制命令穿插在用戶的源程序中，通過(guò)它們把上機(jī)操作步驟和過(guò)程信息傳遞給系統(tǒng)。用戶的作業(yè)成批輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，由監(jiān)督程序（實(shí)際就是操作系統(tǒng)的前身）逐個(gè)調(diào)入內(nèi)存處理。工作特點(diǎn)：用戶一次可以提交多個(gè)作業(yè)，但系統(tǒng)一次只處理一個(gè)作業(yè)。處理完一個(gè)作業(yè)后，自動(dòng)調(diào)入下一個(gè)作業(yè)進(jìn)行處理。減少人工干預(yù)，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行輸入、編譯和運(yùn)行程序。比如，F(xiàn)ortran源程序的編譯連接過(guò)程可用批處理來(lái)進(jìn)行。單道批處理系統(tǒng)

標(biāo)識(shí)一個(gè)作業(yè)開始調(diào)用裝配程序調(diào)FORTORAN編譯程序運(yùn)行某個(gè)作業(yè)標(biāo)識(shí)某個(gè)作業(yè)的結(jié)束功能

JOBLOADFORTORANRUNEND命令一些典型的作業(yè)控制命令外設(shè)工作（CPU等待）CPU工作外設(shè)工作（CPU等待）1ms2ms輸入一個(gè)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)完結(jié)束YN2ms5ms輸入CPU輸出串行工作方式運(yùn)行中的作業(yè)進(jìn)行輸入輸出操作時(shí)，處理機(jī)處于空閑等待狀態(tài)，而輸入輸出操作速度很慢。處理機(jī)利用率很低。中斷機(jī)構(gòu)和通道技術(shù)的出現(xiàn)，使得CPU與外設(shè)并行工作成為可能。控制信號(hào)數(shù)據(jù)設(shè)備1設(shè)備2設(shè)備3設(shè)備4設(shè)備8設(shè)備7設(shè)備5設(shè)備6通道1通道4通道2通道3CPU主存通道：用來(lái)控制外部設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間進(jìn)行信息交換的部件CPU向通道發(fā)起動(dòng)通道的命令。通道通知設(shè)備與主存?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，此時(shí)CPU也在進(jìn)行其它計(jì)算工作(并行工作)。當(dāng)設(shè)備與主存?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)結(jié)束后，通道向CPU發(fā)信號(hào)(中斷)，CPU停下計(jì)算工作，執(zhí)行中斷程序(中斷處理程序比較簡(jiǎn)單)。

中斷：中斷是外界（如輸入、輸出設(shè)備，通道等）向主機(jī)報(bào)告信息的一種通信方式，是CPU對(duì)系統(tǒng)中隨機(jī)事件的響應(yīng)。1ms2ms2ms輸入CPU輸出使用中斷和通道技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)外設(shè)與CPU并行工作示意圖data1data2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)data1data2data3data1data2data3data4data2data3data4data5data1data3處理上一個(gè)數(shù)據(jù)data1data4繼續(xù)處理上一個(gè)數(shù)據(jù)data1data5data2當(dāng)CPU處理完上一個(gè)數(shù)據(jù)后，一方面啟動(dòng)輸出設(shè)備輸出結(jié)果，同時(shí)又啟動(dòng)輸入設(shè)備進(jìn)行操作，輸入下一次要處理的數(shù)據(jù)，并且CPU也同時(shí)處理已輸入并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。可以看出，外設(shè)與CPU的并行工作只需2ms。

上述系統(tǒng)由于一次只執(zhí)行一個(gè)作業(yè)，所以系統(tǒng)內(nèi)包含的各種資源不能被充分利用起來(lái)，解決的辦法是讓多道程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存中—多道批處理系統(tǒng)。多道批處理系統(tǒng)示意圖打印機(jī)………作業(yè)2作業(yè)1OS………作業(yè)3作業(yè)2作業(yè)1………結(jié)果3結(jié)果2結(jié)果1用戶作業(yè)CPU用戶提交圖-21后備作業(yè)磁盤輸入井磁盤輸出井處理結(jié)果成批3.多道批處理系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)(如圖-21，圖-22)

多道批處理：

把內(nèi)存分成若干部分，把屬于同一批的若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，存放在內(nèi)存的不同部分。當(dāng)一個(gè)作業(yè)由于等待輸入輸出操作而使處理機(jī)出現(xiàn)空閑時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行切換，處理下一個(gè)作業(yè)。如果內(nèi)存空間允許，可大大提高CPU的利用率?！鳂I(yè)2作業(yè)1OS……作業(yè)3作業(yè)2作業(yè)1……結(jié)果3結(jié)果2結(jié)果1用戶作業(yè)CPU打印機(jī)用戶多道批處理系統(tǒng)示意圖提交系統(tǒng)后備作業(yè)磁盤輸入磁盤輸出處理結(jié)果成批批處理系統(tǒng)的作業(yè)以批量方式進(jìn)行，用戶不能進(jìn)行任何干預(yù)。輸入計(jì)算???????計(jì)算計(jì)算打印??????計(jì)算打印A(優(yōu)先級(jí)高）CA1A2B1B2B3C1C2多道程序并行運(yùn)行示意圖B1

C1打印OSB2OSB3打印

A2CPU

OSCPUC2CPUCPUCPUCPUCPUBA1輸入程序A的優(yōu)先級(jí)最高，C是最低，采用剝奪式的優(yōu)先調(diào)度算法。A程序B程序C程序操作系統(tǒng)A輸入請(qǐng)求B打印請(qǐng)求A輸入結(jié)束B打印結(jié)束A結(jié)束B結(jié)束T0T1T2T3T4T5T6本圖主要說(shuō)明多道程序平行運(yùn)行如何進(jìn)行CPU管理，因?yàn)锳、B、C、OS都想搶占CPU。通過(guò)分析多道程序設(shè)計(jì)工作原理來(lái)引出操作系統(tǒng)的功能：多道程序設(shè)計(jì)的主要思想是允許多個(gè)程序進(jìn)入內(nèi)存中，共享處理機(jī)和其他外部資源，同時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)。脫機(jī)技術(shù)脫機(jī)技術(shù)的實(shí)質(zhì)：衛(wèi)星機(jī)與主機(jī)并行工作，使主機(jī)擺脫了慢速的輸入、輸出操作，即用快速的輸入、輸出設(shè)備（磁帶）代替低速設(shè)備，減少了輸入、輸出操作對(duì)系統(tǒng)的影響，緩解了外設(shè)與主機(jī)運(yùn)行速度不匹配的矛盾。

輸入設(shè)備輸出設(shè)備衛(wèi)星機(jī)主機(jī)輸入帶輸出帶在多道批處理系統(tǒng)，用戶無(wú)法干預(yù)自己程序的運(yùn)行，缺乏參與感，于是分時(shí)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。CPU終端1終端2終端3終端4分時(shí)系統(tǒng)工作示意圖終端1分時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)同時(shí)性:

多個(gè)用戶終端通過(guò)多路卡連接到一臺(tái)主機(jī)。獨(dú)立性：

每個(gè)用戶通過(guò)一臺(tái)終端使用系統(tǒng)，彼此獨(dú)立操作。及時(shí)性：終端用戶的請(qǐng)求很快可獲得響應(yīng)。交互性：用戶可通過(guò)鍵盤輸入命令。實(shí)時(shí)系統(tǒng)1、實(shí)時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)2、實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)多道程序設(shè)計(jì)提高了計(jì)算機(jī)資源的利用率。但是，隨之也帶來(lái)一些問(wèn)題：例如：多道程序同時(shí)運(yùn)行，處理機(jī)如何調(diào)度？多道程序同時(shí)放在內(nèi)存中，內(nèi)存如何分配管理？多道程序爭(zhēng)奪I/O設(shè)備，I/O設(shè)備如何分配？多道程序共享系統(tǒng)資源，如何有效地管理這些資源，使得計(jì)算機(jī)能夠高效率的工作，這種重要的管理任務(wù)就是由操作系統(tǒng)來(lái)?yè)?dān)當(dāng)，那么操作系統(tǒng)的功能是什么？3.1.3操作系統(tǒng)的功能1、處理機(jī)管理2、存儲(chǔ)管理3、設(shè)備管理4、文件管理1.處理機(jī)管理對(duì)處理機(jī)的分配、調(diào)度實(shí)施最有效的管理，以最大限度地提高處理機(jī)的處理能力。2.存儲(chǔ)器管理為每個(gè)進(jìn)程分配內(nèi)存。當(dāng)進(jìn)程被撤銷時(shí)回收分配出去的內(nèi)存。3.設(shè)備管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備繁多。設(shè)備管理的主要任務(wù)是：根據(jù)一定的的分配原則對(duì)設(shè)備進(jìn)行分配、調(diào)度為用戶使用I/O設(shè)備提供方便、易用、高效的操作界面。4.文件管理計(jì)算機(jī)中的所有信息(可執(zhí)行程序、文檔、數(shù)據(jù)等)都是以文件的形式保存在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上。操作系統(tǒng)提供一套高效、方便、易用的信息管理機(jī)制，稱之為文件系統(tǒng)。其主要任務(wù)是：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的分配、回收，文件的讀寫、查找為用戶提供方便、易用、高效的服務(wù)接口，如文件的打開、關(guān)閉、讀寫以及文件的刪除等。。3.1.4操作系統(tǒng)的特征1、并發(fā)性2、共享性（1）互斥共享（2）同時(shí)訪問(wèn)3、虛擬2、共享性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件資源和軟件資源為各用戶所共同使用。（1）互斥共享（2）同時(shí)訪問(wèn)1、并發(fā)性再多任務(wù)操作系統(tǒng)中，“并發(fā)”是指宏觀上在一段時(shí)間內(nèi)多個(gè)進(jìn)程“同時(shí)”運(yùn)行。3、虛擬性把一個(gè)物理實(shí)體，通過(guò)適當(dāng)方法，變成為若干個(gè)邏輯上的對(duì)應(yīng)物。物理實(shí)體是實(shí)際存在的，而邏輯實(shí)體是“虛擬”的，是人的一種看法和感覺。3.2典型操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介DOSWindows3.x,Windows95,Windows98,Windows2000,WindowsxpUNIX:IBM----AIXSUN---SunOP

HP-----HP-UXCOMPAQ---digetalunix

SCO----UNIXWARE\OpenServerLINUX：免費(fèi)的類UNIX的操作系統(tǒng)，公開源代碼，內(nèi)核小，硬件要求低，穩(wěn)定可靠。程序A計(jì)算

輸出

輸入

輸出

······程序B單道作業(yè)環(huán)境中程序順序執(zhí)行示意圖1、進(jìn)程概念的引入輸入計(jì)算

3.3進(jìn)程與處理機(jī)管理3.3.1進(jìn)程的概念及定義輸入計(jì)算???????計(jì)算計(jì)算打印??????計(jì)算打印A(優(yōu)先級(jí)高）CA1A2B1B2B3C1C2多道程序并行運(yùn)行示意圖A1輸入B1

C1打印OSB2OSB3打印

A2CPU

OSCPUC2CPUCPUCPUCPUCPUB

進(jìn)程是一種活動(dòng)，它由一個(gè)動(dòng)作系列組成，每個(gè)動(dòng)作是在某個(gè)數(shù)據(jù)集上執(zhí)行一段程序，整個(gè)活動(dòng)的結(jié)果是提供一種系統(tǒng)或用戶功能。調(diào)C調(diào)CBAC3、進(jìn)程與程序的區(qū)別(1)進(jìn)程是動(dòng)態(tài)概念，程序是靜止概念。(2)進(jìn)程的存在是暫時(shí)的，程序的存在是永久的。(3)一個(gè)程序?qū)?yīng)多個(gè)進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程僅對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。2、進(jìn)程的定義(4)進(jìn)程在結(jié)構(gòu)上是由程序、數(shù)據(jù)集、進(jìn)程控制塊（PCB）三部分組成的。PCB程序數(shù)據(jù)（4）異步性4、進(jìn)程的特征（1）動(dòng)態(tài)性程序運(yùn)行時(shí),始終處于停停走走的狀態(tài)。（2）并發(fā)性時(shí)間上重疊；內(nèi)存中的程序交替占用CPU（3）獨(dú)立性進(jìn)程一個(gè)一個(gè)占用CPU進(jìn)程按各自獨(dú)立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。

1、進(jìn)程的狀態(tài)及其變化就緒阻塞運(yùn)行等待事件事件發(fā)生時(shí)間片完進(jìn)程調(diào)度3.3.2進(jìn)程狀態(tài)及進(jìn)程控制塊

2、進(jìn)程控制塊PCB程序數(shù)據(jù)進(jìn)程名進(jìn)程起始地址現(xiàn)行狀態(tài)CPU狀態(tài)保護(hù)區(qū)進(jìn)程專用資源信息………

3、進(jìn)程控制塊（PCB）的組織形式就緒隊(duì)列首地址阻塞隊(duì)列首地址PCB1PCB2PCB3PCB4PCB5PCB6

1、進(jìn)程控制（管理）任務(wù)（1）

進(jìn)程的建立（2）

進(jìn)程的撤消（3）

進(jìn)程的阻塞（4）

進(jìn)程的喚醒3.3.3進(jìn)程控制2、進(jìn)程控制原語(yǔ)（1）創(chuàng)建原語(yǔ)（2）掛起（阻塞）原語(yǔ)（3）喚醒原語(yǔ)（4）撤消原語(yǔ)3.3.4進(jìn)程調(diào)度

1、進(jìn)程調(diào)度任務(wù)2、進(jìn)程調(diào)度方式（1）

剝奪方式（2）非剝奪方式

3、調(diào)度算法

（1）優(yōu)先級(jí)調(diào)度策略

A、靜態(tài)優(yōu)先數(shù)法B、動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù)法

（2）

時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法（3）多重時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法

如圖解所示一級(jí)輪轉(zhuǎn)隊(duì)列時(shí)間片0.02秒二級(jí)輪轉(zhuǎn)隊(duì)列時(shí)間片0.2秒三級(jí)輪轉(zhuǎn)隊(duì)列時(shí)間片2秒進(jìn)程1進(jìn)程2進(jìn)程3進(jìn)程2進(jìn)程3進(jìn)程4進(jìn)程5進(jìn)程2進(jìn)程3進(jìn)程5結(jié)束結(jié)束程序XIO260msCPU20msIO130msCPU10msIO140msCPU20msIO120ms程序YIO130msCPU40msIO270msCPU30msIO230ms程序ZCPU40msIO160msCPU30msIO270ms時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYZXYZXZXXZXYXYYZIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240YXZIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXZ剩10msYIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYXZ剩10ms,Y剩10msIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYXYXZ剩10msIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYZXYZZXYXYYX被IO1堵塞IO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYZXYXZXYXYYZIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYZXYZXXZXYXYYz剩10msIO270msCPU30msIO160msCPU40ms程序ZIO230msCPU30msIO270msCPU40msIO130ms程序YIO120msCPU20msIO140msCPU10msIO130msCPU20msIO260ms程序X時(shí)間（ms）CPUIO5010015020025030016017018019011012013030608090220210230240CPUIO1IO250100150200250160170180110120130220210230240ZYXYZXYZXZXXZXYXYYZ上例分析計(jì)算結(jié)果

最早結(jié)束是Y,最后結(jié)束是Z;X,Y,Z三程序到結(jié)束所用時(shí)間分別為250ms、220ms、310ms;CPU的利用率為：

單道處理時(shí)CPU的利用率：多道處理時(shí)CPU的利用率：多道程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：提高了系統(tǒng)的吞吐量；提高了CPU的利用率；提高了設(shè)備的利用率。上例分析計(jì)算結(jié)果

最早結(jié)束是Y,最后結(jié)束是Z;X,Y,Z三程序到結(jié)束所用時(shí)間分別為250ms、220ms、310ms;CPU的利用率為：

1、同步與互斥的概念

3.3.5進(jìn)程的同步與互斥同步:請(qǐng)看兩個(gè)例子互斥：請(qǐng)看兩個(gè)例子臨界資源：一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源。臨界區(qū)：進(jìn)程中使用臨界資源的那段程序。例1電子郵件信箱發(fā)送進(jìn)程A接收進(jìn)程B當(dāng)信箱滿時(shí)，發(fā)送進(jìn)程只有等待接收進(jìn)程取走信件，當(dāng)信箱空時(shí)，接收進(jìn)程必須等待發(fā)送進(jìn)程發(fā)送信件。12n……例2:X=fun1(y)*fun2(Z)計(jì)算fun1(y)進(jìn)程p2算完fun2(Z)?取用P2計(jì)算結(jié)果計(jì)算fun2(Z)設(shè)置計(jì)算完成標(biāo)志終止YN進(jìn)程P1進(jìn)程P2????兩個(gè)協(xié)同工作進(jìn)程的同步例1:公共地段交通十字路口的控制：公共地段互斥例2X=COUNTX=X+1COUNT=XY=COUNTY=Y+1COUNT=Y臨界區(qū)臨界區(qū)進(jìn)程A進(jìn)程B????????????????進(jìn)程A與B對(duì)公共變量COUNT進(jìn)行互斥操作，最終實(shí)現(xiàn)COUNT增加2。若A與B接下面順序推進(jìn)，結(jié)果COUNT只實(shí)現(xiàn)增加1。A:X=COUNT;A:X=X+1;COUNT=X;B:Y=COUNT;B:Y=Y+1;COUNT=Y;1、進(jìn)程的同步與互斥的實(shí)現(xiàn)方法利用P原語(yǔ)和V原語(yǔ)對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作可實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步與互斥。根據(jù)信號(hào)量的用途不同，信號(hào)量分為公用信號(hào)量和私用信號(hào)量?jī)深悾?.公用信號(hào)量：每個(gè)進(jìn)程均可對(duì)他施加P操作和V操作的信號(hào)量。初值為1。通常作為互斥信號(hào)量。2.私用信號(hào)量：允許一個(gè)進(jìn)程對(duì)他施加P操作，其它進(jìn)程只能對(duì)他進(jìn)行V操作的信號(hào)量。初值為0或某個(gè)正整數(shù)n。通常作為同步信號(hào)量。P原語(yǔ)操作過(guò)程：

P操作記為P(S)，其中S為一信號(hào)量，其執(zhí)行順序完成以下兩個(gè)動(dòng)作：（1）

S=S1，表示申請(qǐng)使用一個(gè)資源；（2）

若S0，表示系統(tǒng)中有資源可用，現(xiàn)進(jìn)程可繼續(xù)執(zhí)行。（3）

若S0，表示系統(tǒng)中沒(méi)有可用資源，則置該進(jìn)程阻塞狀態(tài)，到S信號(hào)量的隊(duì)列中去等待，直到其他進(jìn)程在S上執(zhí)行V操作釋放它為止。

在信號(hào)量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之上定義了兩個(gè)原語(yǔ)，他們是P原語(yǔ)和V原語(yǔ)。

V操作記為V(S)，其中S為一信號(hào)量，其執(zhí)行順序完成以下兩個(gè)動(dòng)作：（1）

S=S+1，表示釋放一個(gè)資源；（2）

若S0，表示系統(tǒng)中沒(méi)有等待該資源的進(jìn)程，現(xiàn)進(jìn)程可繼續(xù)執(zhí)行。(3)若S0，表示系統(tǒng)中有等待該資源的進(jìn)程，則喚醒S信號(hào)量隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程，使其插入到就緒隊(duì)列，繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)進(jìn)程。

V原語(yǔ)操作過(guò)程：同步條件??????進(jìn)程A進(jìn)程BS=0C:P(S)V(S)同步點(diǎn)（1）實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步3、P-V操作的應(yīng)用查詢進(jìn)程S把查詢結(jié)果寫到緩沖區(qū)V(S1)P(S2)打印進(jìn)程PP(S1)把緩沖區(qū)內(nèi)容打印輸出V(S2)S1:表示緩沖區(qū)中是否已有可供打印的查詢結(jié)果，初值為S1=0S2:表示緩沖區(qū)中的查詢結(jié)果是否已被打印進(jìn)程取走，初值為S1=0????????????進(jìn)程A的臨界區(qū)進(jìn)程B的臨界區(qū)P(S)P(S)進(jìn)程A進(jìn)程B初值S=1V(S)V(S)（2）實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥Y=COUNTY=Y+1COUNT=Y臨界區(qū)V(S)P(S)進(jìn)程BX=COUNTX=X+1COUNT=X臨界區(qū)V(S)P(S)進(jìn)程AS=1（3）實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步與互斥——生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題

生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題是最著名的進(jìn)程同步與互斥問(wèn)題。他描述了一組生產(chǎn)者向一組消費(fèi)者提供消息，他們共享一個(gè)有界緩沖池，生產(chǎn)者向其中投放消息，消費(fèi)者從中取得消息。生產(chǎn)者與消費(fèi)者問(wèn)題是許多相互合作進(jìn)程的一種抽象。例如，在輸入時(shí)，輸入進(jìn)程是生產(chǎn)者，計(jì)算進(jìn)程是消費(fèi)者。在輸出時(shí)，計(jì)算進(jìn)程是生產(chǎn)者，打印進(jìn)程是消費(fèi)者。123………NP1P2P3PmC1C2C3Cn有界緩沖池……生產(chǎn)者消費(fèi)者同步問(wèn)題：1.只要緩沖池未滿，生產(chǎn)者便可將消息送入緩沖池，否則等待。2.只要緩沖池未空，消費(fèi)者便可從緩沖池中取走一個(gè)消息，否則等待?；コ鈫?wèn)題：1.生產(chǎn)者與生產(chǎn)者之間、消費(fèi)者與消費(fèi)者之間互斥訪問(wèn)緩沖池。2.生產(chǎn)者和消費(fèi)者之間互斥訪問(wèn)緩沖池。生產(chǎn)者與消費(fèi)者之間的同步與互斥問(wèn)題

公用信號(hào)量S：初值為1，表示沒(méi)有進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)。私用信號(hào)量S0：初值為0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn：初值為n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者與消費(fèi)者的同步與互斥，設(shè)兩個(gè)私用信號(hào)量和一個(gè)公用信號(hào)量：同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)P(S)取產(chǎn)品V(Sn)V(S)公用信號(hào)量S=1，互斥信號(hào)量。私用信號(hào)量S0=0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn=n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：Sn=nt=0S0=0S=1同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)P(S)取產(chǎn)品V(Sn)V(S)公用信號(hào)量S=1，互斥信號(hào)量。私用信號(hào)量S0=0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn=n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：Sn=n-1t=1S0=0S=1同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)P(S)取產(chǎn)品V(Sn)V(S)公用信號(hào)量S=1，互斥信號(hào)量。私用信號(hào)量S0=0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn=n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：Sn=n-1t=2S0=-1S=1阻塞同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)P(S)取產(chǎn)品V(Sn)V(S)公用信號(hào)量S=1，互斥信號(hào)量。私用信號(hào)量S0=0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn=n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：Sn=n-1t=3S0=-1S=0阻塞同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)P(S)取產(chǎn)品V(Sn)V(S)公用信號(hào)量S=1，互斥信號(hào)量。私用信號(hào)量S0=0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn=n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：Sn=n-1t=4S0=0S=0阻塞同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)P(S)取產(chǎn)品V(Sn)V(S)公用信號(hào)量S=1，互斥信號(hào)量。私用信號(hào)量S0=0，表示產(chǎn)品數(shù)目。私用信號(hào)量Sn=n，表示緩沖區(qū)中空位置個(gè)數(shù)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法：Sn=n-1t=5S0=0S=-1阻塞同步互斥算法：生產(chǎn)者進(jìn)程P1P(Sn)P(S)緩沖區(qū)產(chǎn)品V(S0)V(S)消費(fèi)者進(jìn)程C1P(S0)