操作系统课程设计中的PV操作

简介：
本课程设计聚焦于操作系统中经典的同步机制——PV操作（信号量），旨在通过理论与实践结合的方式，深入探讨进程间的同步和互斥问题。 在操作系统课程设计中的“PV操作”是一种实现进程同步与互斥的基本机制，源自荷兰计算机科学家Edsger Dijkstra提出的信号量概念。在这个课程设计中，学生们需要模拟一个家庭场景：爸爸放苹果、妈妈放香蕉、儿子吃香蕉和女儿吃苹果。这个情景涉及资源的共享及同步问题，并可以通过PV操作来解决。 理解PV操作的基础是关键。P操作是指进程尝试获取资源；如果资源可用，则信号量减1并继续执行，若不可用（即信号量值为0），则该进程被阻塞放入相应的队列中等待。V操作则是指释放资源的过程，在这种情况下增加信号量的值，并检查是否有因缺乏所需资源而处于阻塞状态的进程需要唤醒。 在本设计里定义了三个关键信号量： 1. `dish`：表示盘子是否为空，初始设为1；当其值降为0时，则意味着没有空位可以放置水果。 2. `apple`：代表盘中是否有苹果，起始设定为0。一旦该数值变为1，表明有苹果在盘内可供女儿食用。 3. `banana`：表示是否存有香蕉于盘子内，初始值同样设为0；当信号量升至1时，则意味着儿子可以吃香蕉。 实验过程中每个角色都有对应的按钮控制其操作执行。例如，在爸爸放苹果的操作中，将依次进行P(dish)和P(apple)，只有在确认盘子为空并且有可用的苹果情况下才能放入新的水果，并随后调用V(dish)与V(apple)更新资源状态。 实验代码采用了C++编程语言结合MFC框架实现。这里定义了一个`semaphore`结构体，包含一个整型变量（value）来表示信号量当前值以及一个队列用于存储等待进程。此外还提供了两个函数：执行P操作的p()和V操作的v()；另外还有唤醒阻塞进程中某个成员的wakeup()。 通过模拟具体的家庭场景，该实验帮助学生理解并掌握如何利用PV操作实现进程间的同步控制，并解决并发环境下的互斥问题。同时也强调了“阻塞”与“唤醒”的重要性，在操作系统中这是处理多线程或任务间协调的核心技术之一。