各位学员大家好，大家在学习PV操作时，对于互斥信号量和同步信号量有点分不清楚，P操作和V操作到底有什么区别和联系呢？为了让大家快速掌握这方面的知识点，接下来就带领大家一起来学习一下！
例题：某企业的生产流水线上有2名工人P1 和P2，1名检验员P3。P1将初步加工的半成品放入半成品箱B1，P2从半成品箱B1取出继续加工，加工好的产品放入成品箱B2，P3从成品箱B2取出产品检验。假设B1可存放n件半成品，B2可存放m件产品，并设置6个信号量S1、S2、S3、S4、S5和S6，且S3和S6的初值都为0，采用PV操作实现P1、P2和P3的同步模型如下图所示，则信号量S1和S5（1 ），S2和S4的初值分别为（2 ）。
例题图示
1、A、分别为同步信号量和互斥信号量，初值分别为0和1
B、都是同步信号量，其初值分别为0和0
C、都是互斥信号量，其初值分别为1和1
D、都是互斥信号量，其初值分别为0和1
2、 A、n，0 B、m，0 C、m，n D、n，m
【昊洋详解】：这道题目是在2015年软件评测师考试真题的第8-9题，首先我们需要搞清楚几个概念：
信号量：可以有效地实现进程的同步和互斥。在操作系统中，信号量是一个整数，当大于等于0时，代表可供并发使用的资源实体数；当小于0时，其绝对值表示正在等待使用临界区的进程数。建立一个信号量必须说明所建信号量所代表的意义和设置初值，以及建立相应的数据结构，以便指向那些等待使用临界区的进程。
互斥：一组并发的进程中一个或多个程序段，因共享某一个公有资源而导致他们必须以一个不允许交叉执行的单位执行，所以互斥信号量的取值只能是1或0。简而言之，互斥是要保证临界资源在某一时刻只能被一个进程访问。
同步：异步环境下的一组并发进程因直接制约而互相发送消息，进程互相合作和等待，使得各个进程按一定的速度执行的过程。简而言之，进程之间是异步执行的，同步是说使各个进程按一定的制约顺序和速度执行。
P操作：作用是将信号量减1，当信号量变成负数时，则停止调用P操作的进程，直到另一个进程对同一信号量执行V操作。
V操作：作用是将信号量加1，当信号量小于等于0时，从相应的队列中选择一个进程唤醒它。
明白了上面的概念以后，我们在回归到题目当中，P1、P2和P3相当于是三个进程，B1可存放n件半成品，说明该同步信号量的最大值是n，B2可存放m件产品，说明该同步信号量的最大值为m。
首先我们看一下进程P1的流程，初步加工将半成品放入半成品箱B1时，先执行两个P操作，对应两个信号量S1和S2，紧接着执行两个V操作，对应两个信号量S1和S3，所以S1是互斥信号量，先执行P操作，后执行V操作，所S1初始值为1。S2是同步信号量，表示半成品箱剩余可容纳的容量，每次将半成品装入半成品箱B1，就执行一次P操作，表示容量减1。
然后我们在看一下P2的流程，从半成品箱B1取出半成品时，先执行两个P操作，对应两个信号量S3和S1，结合P1的操作流程，说明S3是同步信号量，表示半成品箱中是否有半成品，从图中可以看出，P1将半成品放入半成品箱B1后应执行V(S3)操作，P2要从半成品箱B1取半成品，首先判断半成品箱是否存在半成品，故应执行P (S3)操作。若半成品箱B1没有半成品，则执行P(S3)操作时，信号量S3减1，S3<0则表示半成品箱B1无半成品，显然S3的初值应设为0。然后再执行两个V操作，对应两个信号量S1和S2，表示取出半成品后，半成品箱B1的容量加1。继续加工的时候，执行两个P操作，对应的信号量为S4 和S5，当把最终加工完的成品装入成品箱B2时，执行两个V操作，对应的信号量为S5和S6，同理，和S1一样，S5是互斥信号量，先执行P操作，后执行V操作，所S5初始值也为1。S4是同步信号量，表示成品箱B2剩余可容纳的容量，每次将成品装入成品箱B2，就执行一次P操作，表示容量减1。
最后我们再看一下P3的流程，从成品箱B2取出产品并检验产品时，先执行两个P操作，对应两个信号量S6和S5，结合P2的操作流程，说明S6也是同步信号量，道理和S3一样，初始值为0。然后再执行两个V操作，对应两个信号量S5和S4。表示每从成品箱B2取出一件成品时，信号量S4执行一次V操作，表示产品箱B2的容量加1。
综上所述，S1和S5都是互斥信号量，其初值分别为1和1，故1题正确答案为C。S2的初始值表示半成品箱B1的剩余空间，所以其初始值为n；S4表示成品箱B2所剩余的空间，所以初始值为m。故2题正确答案为D。
在以后出现类似图示的PV操作的题目时，都可以按照例题中的解析进行分析，一般情况下都可以马上判断出是互斥信号量还是同步信号量，以及这些信号量对应的初始值。例如互斥信号量，如果先执行P操作，要做减1操作，所以初始值就是1，如果先执行V操作，要做加1操作，所以初始值就是0。
巩固练习题
（1）假设系统有n(n≥6)个并发进程共享资源R，且资源R的可用数为3。若采用PV操作，则相应的信号量S的取值范围应为( )
A、-(n-3)~3
B、-6~3
C.、-(n-1)~1
D、-1~n-1
（2）某企业有生产部和销售部，生产部负责生产产品并送入仓库，销售部从仓库取出产品进行销售。假设仓库可存放n件产品，用PV操作实现他们之间的同步过程，如下图所示。其中，信号量S是一个互斥信号量，初值为（1） ；S1是一个（2） ；S2是一个（3）。
练习题2
1、A、1 B、0 C、n D、-1
2、A、互斥信号量，表示仓库的容量，初值为n
B、互斥信号量，表示仓库是否有产品，初值为0
C、同步信号量，表示仓库是否有产品，初值为0
D、同步信号量，表示仓库的容量，初值为n
3、 A、互斥信号量，表示仓库的容量，初值为n
B、互斥信号量，表示仓库是否有产品，初值为0
C、同步信号量，表示仓库是否有产品，初值为0
D、同步信号量，表示仓库的容量，初值为n
练习题请大家先自己去做，也欢迎大家把答案留言，张老师会给大家判别正误。
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写于2020年7月21日
作者：昊洋讲师
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