pv

闡述P,V原語的理論不得不提到的一個人便是赫赫有名的荷蘭科學家E.W.Dijkstra。如果你對這位科學家沒有什麼印象的話，提起解決圖論中最短路徑問題的Dijkstra演演算法應當是我們再熟悉不過的了。P,V原語的概念以及P,V操作當中需要使用到的信號量的概念都是由他在1965年提出的。

信號量是最早出現的用來解決進程同步與互斥問題的機制，包括一個稱為信號量的變數及對它進行的兩個原語操作。信號量為一個整數，我們設這個信號量為：sem。很顯然，我們規定在sem大於等於零的時候代表可供併發進程使用的資源實體數，sem小於零的時候，表示正在等待使用臨界區的進程的個數。根據這個原則，在給信號量附初值的時候，我們顯然就要設初值大於零。

p操作和v操作是不可中斷的程序段，稱為原語。P,V原語中P是荷蘭語的Passeren，相當於英文的pass, V是荷蘭語的Verhoog,相當於英文中的increment。

P原語操作的動作是：

（1） sem減1；

（2）若sem減1后仍大於或等於零，則進程繼續執行；

（3）若sem減1后小於零，則該進程被阻塞後進入與該信號相對應的隊列中，然後轉進程調度。

V原語操作的動作是：

（1） sem加1；

（2）若相加結果大於零，則進程繼續執行；

（3）若相加結果小於或等於零，則從該信號的等待隊列中喚醒一等待進程，然後再返回原進程繼續執行或轉進程調度。

需要提醒大家一點就是P,V操作對於每一個進程來說，都只能進行一次。而且必須成對使用。且在P,V原語執行期間不允許有中斷的發生。

對於具體的實現，方法非常多，可以用硬體實現，也可以用軟體實現。我們採用如下的定義：

procedure p(var s:samephore);

{

s.value=s.value-1;

if (s.value<0) asleep(s.queue);

}

procedure v(var s:samephore);

{

s.value=s.value+1;

if (s.value<=0) wakeup(s.queue);

}

其中用到兩個標準過程：

asleep(s.queue);執行此操作的進程式控制制塊進入s.queue尾部，進程變成等待狀態

wakeup(s.queue);將s.queue頭進程喚醒插入就緒隊列

對於這個過程，s.value初值為1時，用來實現進程的互斥。

雖軟說信號量機制比加鎖方法要好得多，但是也不是說它沒有任何的缺陷。由此我們也可以清晰地看到，這種信號量機制必須有公共內存，不能用於分散式操作系統，這是它最大的弱點。

正如我們在文中最開始的時候提到的，P,V原語不但可以解決進程管理當中的互斥問題，而且我們還可以利用此方法解決進程同步與進程通信的問題。

把臨界區置於P(sem) 和V(sem)之間。當一個進程想要進入臨界區時，它必須先執行P原語操作以將信號量sem減1，在進程完成對臨界區的操作后，它必須執行V原語操作以釋放它所佔用的臨界區。從而就實現了進程的互斥：

具體的過程我們可以簡單的描述如下：

進程A：P（sem） V（sem）