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軟件設(shè)計(jì)師知識點(diǎn)：前趨圖、信號量與PV操作

一、前趨圖

1. 組成：前趨圖是一個(gè)有向無循環(huán)圖，由節(jié)點(diǎn)和有向線段組成，節(jié)點(diǎn)表示進(jìn)程或程序段，有向線段表示節(jié)點(diǎn)間的前趨關(guān)系

2. 表示：兩程序段 Pi 和 Pj 的前趨關(guān)系表示為 Pi → Pj ，其中 Pi 是Pj 的前趨， Pj 是 Pi 的后繼， 含義是 Pi 執(zhí)行完畢才能由 Pj 執(zhí)行

二、信號量與PV操作

1. 同步、互斥、臨界資源、臨界區(qū)

(1) 臨界資源：各進(jìn)程采取互斥的方式，實(shí)現(xiàn)共享的資源稱作臨界資源

(2)臨界區(qū)：每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)，臨界區(qū)中的臨界資源同一時(shí)間只能由一個(gè)進(jìn)程(線程)訪問

(3)互斥：互斥是進(jìn)程(線程)之間的間接制約關(guān)系。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程(線程)進(jìn)入臨界區(qū)使用臨界資源時(shí)，另一個(gè)進(jìn)程(線程)必須等待。只有當(dāng)

使用臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)后，這個(gè)進(jìn)程(線程)才會解除阻塞狀態(tài)

(4)同步：同步是進(jìn)程(線程)之間的直接的制約關(guān)系。相互合作的進(jìn)程(線程)需要在某些確定點(diǎn)上協(xié)調(diào)他們的工作，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程(線程)

達(dá)到這些點(diǎn)后，除非另一個(gè)進(jìn)程(線程)已經(jīng)完成某些操作，否則只能等待這些操作結(jié)束

2、信號量：信號量(semaphore)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個(gè)值和一個(gè)指針，指針指向等待該信號量的下一個(gè)進(jìn)程，值與相應(yīng)資源的使用情況有關(guān)。

(1)值 S ≥ 0：表示某資源的可用數(shù)

(2)值 S < 0：其絕對值表示阻塞隊(duì)列中等待該資源的進(jìn)程數(shù)

3、P 操作定義：S := S - 1 ，將信號量 S 的值減一

(1)若 S ≥ 0，則執(zhí)行 P 操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行

(2)若 S < 0，則置該進(jìn)程為阻塞狀態(tài)，并將其插入阻塞隊(duì)列中

4、V 操作定義：S := S + 1，將信號量 S 的值加一

(1)若 S > 0，則執(zhí)行 V 操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行

(2)若 S ≤ 0，則從阻塞狀態(tài)喚醒一個(gè)進(jìn)程，并將其插入就緒隊(duì)列，執(zhí)行 V 操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行

練習(xí)題：

進(jìn)程P1、P2、P3、P4和P5的前趨圖如下圖所示：

若用PV操作控制進(jìn)程P1、P2、P3、P4和P5并發(fā)執(zhí)行的過程，則需要設(shè)置5個(gè)信號S1、S2、S3、S4和S5，且信號量S1～S5的初值都等于零。下圖中a和b處應(yīng)分別填(1);c和d處應(yīng)分別填寫(2);e和f處應(yīng)分別填寫(3)。

(1)A.V(S1)P(S2)和V(S3)

B.P(S1)V(S2)和V(S3)

C.V(S1)V(S2)和V(S3)

D.P(S1)P(S2)和V(S3)

(2)A.P(S2)和P(S4)

B.P(S2)和V(S4)

C.V(S2)和P(S4)

D.V(S2)和V(S4)

(3)A.P(S4)和V(S4)V(S5)

B.V(S5)和P(S4)P(S5)

C.V(S3)和V(S4)V(S5)

D.P(S3)和P(S4)V(P5)

信管網(wǎng)參考答案：C、B、B

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