同步课 / 计算机操作系统

设有两个并发执行的进程P1和P2。P1中有语句S1；P2中有语句S2。我们希望在S1执行后再执行S2。为实现这种前驱关系，只需使进程P1和P2共 享一个公用信号量S，并赋予其初值为0，将signal（S）操作放在语句S1后面，而在S2语句前面插入wait（S）操作，即在进程P1中，用 S1；signal（S）；在进程P2中，用wait(S)；S2;

由于S被初始化为0，这样，若P2先执行必定阻塞，只有在进程P1执行完S1;signal（S）；操作后使S增为1时，P2进程方能成功执行语句S2。

设有两个进程p1，p2与 p3，设置公有的信号量s1，s2其初始值为0，想控制进程使其执行顺序为p1，p2，p3。则可以使用如下代码：

p1（）{代码段;signal(s1)；}

p2(){wait(s1);代码段;signal(s2);}

p3(){wait(s2);代码段;}

main(){

    semaphore s1,s2;

    s1.value=s2.value=0;//赋初值为0

    cobegin//并发控制代码

       p1();

      p2();

      p3();

    coend

}

因为s1与s2中的value初始值为0，所以p2与p3都无法先于p1执行，只有p1执行后，将s1++，才能使p2执行同时p3无法执行，只有p2执行后s2++，p3才能执行，这及时利用记录信号量控制进程之间的前驱关系。

如图S1，S2，S3，...，S6是最简单的程序段(只有一条语句)。为使各程序段能正确执行，应设置若干个初始值为"0"的信号量。如为保证S1→S2，S1→S3的前趋关系，应分别设置信号量a和b，同样，为了保证S2→S4，S2→S5，S3→S6，S4→S6和S5→S6，应设置信号量c，d，e，f，g。代码框架描述如下：

p1(){S1;signal(a);signal(b);}

p2(){wait(a);S2;signal(c);signal(d);}

p3(){wait(b);S3;signal(e);} 

p4(){wait(c);S4;signal(f);} 

p5(){wait(d);S5;signal(g);} 

p6(){wait(e);wait(f);wait(g);S6;}

 

main(){

   semaphore a,b,c,d,e,f,g;

   a.value=b.value=c.value=0;

   d.value=e.value=0;

   f.value=g.value=0;

   cobegin

      p1();p2();p3();p4();p5();p6();

   coend
}

首先，P操作，首先将S.value减1，表示该进程需要一个临界资源，如果S.value<0，那么说明原来的S.value <= 0，即已经没有资源可用了，于是将进程阻塞到与信号量S相关的阻塞队列中去，如果S.value<0,那么|S.value|其实就表示阻塞队列的长度，即等待使用资源的进程数量。然后，V操作：首先S.value加1，表示释放一个资源，如果S.value <= 0，那么说明原来的S.value < 0，阻塞队列中是由进程的，于是唤醒该队列中的一个进程。那么，为什么S.value > 0时不唤醒进程呢，很简单，因为阻塞队列中没有进程了。

P操作相当于“等待一个信号”，而V操作相当于“发送一个信号”，在实现同步过程中，V操作相当于发送一个信号说合作者已经完成了某项任务，在实现互斥过程中，V操作相当于发送一个信号说临界资源可用了。实际上，在实现互斥时，P,V操作相当于申请资源和释放资源。

我们将信号量初值设置为1时通常可实现互斥，因为信号量表示资源可用数目，互斥信号量保证只有一个进程访问临界资源，相当于只有一个访问权可用。设置为0或者N时可以用来实现同步。