在作業系統理論中有一個非常重要的概念叫做P,V原語。在我們研究程序間的互斥的時候經常會引入這個概念，將P,V操作方法與加鎖的方法相比較，來解決程序間的互斥問題。實際上，他的應用範圍很廣，他不但可以解決程序管理當中的互斥問題，而且我們還可以利用此方法解決程序同步與程序通訊的問題。
[一]P,V原語理論
闡述P,V原語的理論不得不提到的一個人便是赫赫有名的荷蘭科學家E.W.Dijkstra。如果你對這位科學家沒有什麼印象的話，提起解決圖論中最短路徑問題的Dijkstra演算法應當是我們再熟悉不過的了。P,V原語的概念以及P,V操作當中需要使用到的訊號量的概念都是由他在1965年提出的。
訊號量是最早出現的用來解決程序同步與互斥問題的機制，包括一個稱為訊號量的變數及對它進行的兩個原語操作。訊號量為一個整數，我們設這個訊號量為：sem。很顯然，我們規定在sem大於等於零的時候代表可供併發程序使用的資源實體數，sem小於零的時候，表示正在等待使用臨界區的程序的個數。根據這個原則，在給訊號量附初值的時候，我們顯然就要設初值大於零。
p操作和v操作是不可中斷的程式段，稱為原語。P,V原語中P是荷蘭語的Passeren，相當於英文的pass, V是荷蘭語的Verhoog,相當於英文中的incremnet。
P原語操作的動作是：
（1） sem減1；
（2） 若sem減1後仍大於或等於零，則程序繼續執行；
（3） 若sem減1後小於零，則該程序被阻塞後進入與該訊號相對應的佇列中，然後轉程序排程。
V原語操作的動作是：
（1） sem加1；
（2） 若相加結果大於零，則程序繼續執行；
（3） 若相加結果小於或等於零，則從該訊號的等待佇列中喚醒一等待程序，然後再返回原程序繼續執行或轉程序排程。
需要提醒大家一點就是P,V操作對於每一個程序來說，都只能進行一次。而且必須成對使用。且在P,V願語執行期間不允許有中斷的發生。
對於具體的實現，方法非常多，可以用硬體實現，也可以用軟體實現。我們採用如下的定義：
procedure p(var s:samephore);
{
s.value=s.value-1;
if (s.value
}
procedure v(var s:samephore);
s.value=s.value+1;
其中用到兩個標準過程：
asleep(s.queue);執行此操作的程序控制塊進入s.queue尾部，程序變成等待狀態
wakeup(s.queue);將s.queue頭程序喚醒插入就緒佇列
對於這個過程，s.value初值為1時，用來實現程序的互斥。
雖軟說訊號量機制畢加鎖方法要好得多，但是也不是說它沒有任何的缺陷。由此我們也可以清晰地看到，這種訊號量機制必須有公共記憶體，不能用於分散式作業系統，這是它最大的弱點。
[二]P,V原語的應用
正如我們在文中最開始的時候提到的，P,V原語不但可以解決程序管理當中的互斥問題，而且我們還可以利用此方法解決程序同步與程序通訊的問題。
（1）用P V原語實現程序互斥
把臨界區置於P(sem) 和V(sem)之間。當一個程序想要進入臨界區時，它必須先執行P原語操作以將訊號量sem減1，在程序完成對臨界區的操作後，它必須執行V原語操作以釋放它所佔用的臨界區。從而就實現了程序的互斥：
具體的過程我們可以簡單的描述如下：
PA:
P(sem)
V(sem)
PB:
(2) 用P V原語實現程序同步
程序同步問題的解決同樣可以採用這種操作來解決，我們假設兩個程序需要同步進行，一個程序是計算程序，另一個程序是列印程序，那麼這個時候兩個程序的定義可以表示為：
PC（表示計算程序）
A: local buf
repeat
buf=buf
until buf=空
計算
得到計算結果
buf=計算結果
goto A
PP:（表示列印程序）
B: local pri
pri=buf
until pri!=空
列印buf中的資料
清除buf中的資料
goto B
相應用P,V原語的實現過程為：
PA: deposit(data)
Begin local x
P(bufempty)
按FIFO方式選擇一個空緩衝區buf(x)
buf(x)=data
buf(x)置滿標記
V(buffull)
end
PB:remove(data)
P(buffull)
按FIFO方式選擇一個裝滿
資料的緩衝區buf(x)
data=buf(x)
buf(x)置空標記
V(bufempty)
（3）用P V原語實現程序通訊
我們以郵箱通訊為例說明問題：
郵箱通訊滿足的條件是：
;傳送程序傳送訊息的時候，郵箱中至少要有一個空格能存放該訊息。
;接收程序接收訊息時，郵箱中至少要有一個訊息存在。
傳送程序和接收程序我們可以進行如下的描述：
Deposit(m)為傳送程序，接收程序是remove(m). Fromnum為傳送程序的私用訊號量，信箱空格數n。mesnum為接收程序的私用訊號量，初值為0.
Deposit(m):
P(fromnum)
選擇空格x
將訊息m放入空格x中
置格x的標誌為滿
V(mesnum)
Remove(m)
P(mesnum)
選擇滿格x
把滿格x中的訊息取出放m中
置格x標誌為空
V(fromnum)
在作業系統理論中有一個非常重要的概念叫做P,V原語。在我們研究程序間的互斥的時候經常會引入這個概念，將P,V操作方法與加鎖的方法相比較，來解決程序間的互斥問題。實際上，他的應用範圍很廣，他不但可以解決程序管理當中的互斥問題，而且我們還可以利用此方法解決程序同步與程序通訊的問題。
[一]P,V原語理論
闡述P,V原語的理論不得不提到的一個人便是赫赫有名的荷蘭科學家E.W.Dijkstra。如果你對這位科學家沒有什麼印象的話，提起解決圖論中最短路徑問題的Dijkstra演算法應當是我們再熟悉不過的了。P,V原語的概念以及P,V操作當中需要使用到的訊號量的概念都是由他在1965年提出的。
訊號量是最早出現的用來解決程序同步與互斥問題的機制，包括一個稱為訊號量的變數及對它進行的兩個原語操作。訊號量為一個整數，我們設這個訊號量為：sem。很顯然，我們規定在sem大於等於零的時候代表可供併發程序使用的資源實體數，sem小於零的時候，表示正在等待使用臨界區的程序的個數。根據這個原則，在給訊號量附初值的時候，我們顯然就要設初值大於零。
p操作和v操作是不可中斷的程式段，稱為原語。P,V原語中P是荷蘭語的Passeren，相當於英文的pass, V是荷蘭語的Verhoog,相當於英文中的incremnet。
P原語操作的動作是：
（1） sem減1；
（2） 若sem減1後仍大於或等於零，則程序繼續執行；
（3） 若sem減1後小於零，則該程序被阻塞後進入與該訊號相對應的佇列中，然後轉程序排程。
V原語操作的動作是：
（1） sem加1；
（2） 若相加結果大於零，則程序繼續執行；
（3） 若相加結果小於或等於零，則從該訊號的等待佇列中喚醒一等待程序，然後再返回原程序繼續執行或轉程序排程。
需要提醒大家一點就是P,V操作對於每一個程序來說，都只能進行一次。而且必須成對使用。且在P,V願語執行期間不允許有中斷的發生。
對於具體的實現，方法非常多，可以用硬體實現，也可以用軟體實現。我們採用如下的定義：
procedure p(var s:samephore);
{
s.value=s.value-1;
if (s.value
}
procedure v(var s:samephore);
{
s.value=s.value+1;
if (s.value
}
其中用到兩個標準過程：
asleep(s.queue);執行此操作的程序控制塊進入s.queue尾部，程序變成等待狀態
wakeup(s.queue);將s.queue頭程序喚醒插入就緒佇列
對於這個過程，s.value初值為1時，用來實現程序的互斥。
雖軟說訊號量機制畢加鎖方法要好得多，但是也不是說它沒有任何的缺陷。由此我們也可以清晰地看到，這種訊號量機制必須有公共記憶體，不能用於分散式作業系統，這是它最大的弱點。
[二]P,V原語的應用
正如我們在文中最開始的時候提到的，P,V原語不但可以解決程序管理當中的互斥問題，而且我們還可以利用此方法解決程序同步與程序通訊的問題。
（1）用P V原語實現程序互斥
把臨界區置於P(sem) 和V(sem)之間。當一個程序想要進入臨界區時，它必須先執行P原語操作以將訊號量sem減1，在程序完成對臨界區的操作後，它必須執行V原語操作以釋放它所佔用的臨界區。從而就實現了程序的互斥：
具體的過程我們可以簡單的描述如下：
PA:
P(sem)
V(sem)
PB:
P(sem)
V(sem)
(2) 用P V原語實現程序同步
程序同步問題的解決同樣可以採用這種操作來解決，我們假設兩個程序需要同步進行，一個程序是計算程序，另一個程序是列印程序，那麼這個時候兩個程序的定義可以表示為：
PC（表示計算程序）
A: local buf
repeat
buf=buf
until buf=空
計算
得到計算結果
buf=計算結果
goto A
PP:（表示列印程序）
B: local pri
repeat
pri=buf
until pri!=空
列印buf中的資料
清除buf中的資料
goto B
相應用P,V原語的實現過程為：
PA: deposit(data)
Begin local x
P(bufempty)
按FIFO方式選擇一個空緩衝區buf(x)
buf(x)=data
buf(x)置滿標記
V(buffull)
end
PB:remove(data)
Begin local x
P(buffull)
按FIFO方式選擇一個裝滿
資料的緩衝區buf(x)
data=buf(x)
buf(x)置空標記
V(bufempty)
end
（3）用P V原語實現程序通訊
我們以郵箱通訊為例說明問題：
郵箱通訊滿足的條件是：
;傳送程序傳送訊息的時候，郵箱中至少要有一個空格能存放該訊息。
;接收程序接收訊息時，郵箱中至少要有一個訊息存在。
傳送程序和接收程序我們可以進行如下的描述：
Deposit(m)為傳送程序，接收程序是remove(m). Fromnum為傳送程序的私用訊號量，信箱空格數n。mesnum為接收程序的私用訊號量，初值為0.
Deposit(m):
Begin local x
P(fromnum)
選擇空格x
將訊息m放入空格x中
置格x的標誌為滿
V(mesnum)
end
Remove(m)
Begin local x
P(mesnum)
選擇滿格x
把滿格x中的訊息取出放m中
置格x標誌為空
V(fromnum)
end