信号量机制学习卡片

🔹信号量机制

通过设置进程的阻塞和唤醒实现让权等待，解决了硬件/软件实现互斥的缺陷

🔹信号量值

表示资源剩余数量，值小于0时表示有进程正在等待该资源

🔹PV操作

• P操作：申请资源（若资源不足则阻塞）
• V操作：释放资源（若有等待进程则唤醒）

🔹实现步骤

1. 分析并发进程的关键活动，划定临界区
2. 设置互斥信号量mutex，初值为1
3. 进入临界区前执行P(mutex)
4. 退出临界区后执行V(mutex)

⚠️注意事项

• 不同临界资源需要不同的互斥信号量
• PV操作必须成对出现：
  • 缺少P会导致互斥失效
  • 缺少V会导致进程永久阻塞

🔹同步本质

解决并发进程执行顺序的不确定性

🔹实现技巧

口诀：前V后P

1. 设置同步信号量S，初值为0
2. 在前操作之后执行V(S)
3. 在后操作之前执行P(S)

🔹工作原理

• 初始资源为0，后操作进程会因P操作阻塞
• 只有前操作进程执行V操作后才能唤醒后操作进程

🔹本质

多级同步问题的组合

🔹解决方案

1. 分析前驱图，将每对前驱关系视为一个同步问题
2. 为每对关系设置同步信号量（初值为0）
3. 在前操作后执行V，在后操作前执行P

📝案例解析

• S1→S2：S1后V(a)，S2前P(a)
• S2→S5：S2后V(d)，S5前P(d)
• S3→S6：S3后V(f)，S6前P(f)

特性	互斥信号量	同步信号量
初始值	1	0
操作位置	临界区前后	操作代码前后
资源对应	临界区进入名额	无实际资源，仅表示顺序
PV操作目的	保护临界区	控制执行顺序

💡 应用扩展
信号量也可用于资源分配（如3台打印机对应初值为3的信号量）