计算机操作系统中的PV操作例题.doc
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简介：
这份文档深入讲解并提供了多个关于计算机操作系统中PV（信号量）操作的经典例题，旨在帮助学生理解同步与互斥原理的实际应用。
本段落档提供了三个关于计算机操作系统PV操作的例题，涵盖了PV操作在解决多进程同步问题中的应用。
**问题1：司机与售票员的协调**
公共汽车上的司机和售票员需要相互配合以确保乘客的安全。通过使用PV操作实现它们之间的协作。定义两个变量S1和S2表示司机及售票员的状态。具体来说，当司机启动车辆时执行P(S1)，而当通知售票员可以开门的时候，则调用V(S2)；相反地，在售票员进程busman()中，为了使汽车能够行驶会先通过V(S1)释放信号量，并且在需要打开车门之前使用P(S2)。
这两个并发操作确保了司机和售票员之间协调工作的安全执行流程。
**问题2：图书馆读者登记系统**
该例子描述了一个包含100个座位的图书馆，每位到访者必须进行登录与注销。这里提供了两种解决方案：
- **方案一**: 使用信号量S初始化为100以及互斥变量MUTEX=1；当一个读者想要注册时需要调用P(S)和P(MUTEX)，完成操作后再通过V(MUTEX)释放锁，并且执行V(S)以允许其他用户进行登记。
- **方案二**: 利用了整数COUNT初始化为100以及互斥变量MUTEX=1。读者在尝试登录时首先获取互斥量，然后检查座位是否可用（即COUNT>0）。如果当前没有空位，则直接返回；否则更新计数值，并执行实际的登记动作，在完成之后增加一个单位来表示离开。
这两种方法都利用了PV操作以确保读者系统的同步和独占访问控制机制的有效性。
**问题3：独木桥问题**
这是一道经典的计算机操作系统中的互斥与顺序约束挑战。具体要求如下：
1. 每次仅允许一个人过河。
2. 在有行人通过时，同向的人可以同时通行；而反方向的行者必须等待直到当前通道空出为止。
3. 当独木桥上有东至西行走之人的时候，则东西朝向的人都能一起过桥；然而当从西往东走过来一个人的话就只能单独一人过去。
解决策略包括：
- **方案一**: 仅使用MUTEX信号量，对于每个方向的行人进程分别执行P(MUTEX)和V(MUTEX)，从而控制独木桥上的通行权。
- **方案二**: 在此基础上增加了MD（东到西）与MX（西向东），以及两个计数器CD和CX。具体逻辑包括检查当前是否有同向行人在等待，如果允许则增加相应方向的计数值，并释放对应信号量让行人过河；反之，则需要独占桥面。
这两种策略均通过PV操作实现了对独木桥问题中的同步控制与互斥访问管理。
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