前言：

为了人格的全面发展，大一下时间比较充裕，时间非常紧，很多时候每天只睡4-6小时，除了有我自己惊人的毅力和令人难以置信的“空闲时间外”，还有信念和初心坚守着，社团，活动，社会实践，讲课，兼职，做科任老师，等等全部参加，成长了很多，学到了非常多课内知识之外的本领，主打一个社会实习经历，忙碌的时间已经过去。接下来剩余的暑假时间以及整个大二会全身心投入学习当中，不再参加，加入任何会消耗时间的社团，组织，等待，接下来会更新os，ds，co，，html，css，java，JavaScript，vue，等各种学习内容以及个人对这些知识点的看法与理解。另外还会更新 高等数学，线性代数，概率论与统计等经典题目以及一些竞赛的独特解法。

一.信号量       

1.信号量的定义     

  信号量机制是一种用于进程或线程同步的经典方法，用于控制对共享资源的访问。它通过定义一个计数器，并提供一组原子操作来管理该计数器的值。

2.信号量的作用

信号量用于解决多个并发进程或线程访问共享资源时可能发生的竞争条件和互斥问题。

3.信号量机制存在的意义

在双标志先检查法中，进入区的“检查”、“上锁” 操作无法一气呵成，从而导致了两个进程有可能同时进入临界区的问题。 

进程互斥的四种软件实现方式（单标志法、双标志先检查、双标志后检查、Peterson算法）
进程互斥的三种硬件实现方法（中断屏蔽方法、TS/TSL指令、Swap/XCHG指令）

以上所有的解决方案都无法实现“让权等待”。因此，1965年，荷兰学者Dijkstra提出了一种卓有成效的实现进程互斥、同步的方法——信号量机制。

用户进程可以通过使用操作系统提供的一对原语来对信号量进行操作，从而很方便的实现了进程互斥、进程同步。

4.信号量的进一步解释

信号量其实就是一个变量 ，可以用一个信号量来表示系统中某种资源的数量，比如：系统中只有一台打印机，就可以设置一个初值为 1 的信号量。

原语是一种特殊的程序段，其执行只能一气呵成，不可被中断。原语是由关中断/开中断指令实现的。软件解决方案的主要问题是由“进入区的各种操作无法一气呵成”，因此如果能把进入区、退出区的操作都用“原语”实现，使这些操作能“一气呵成”就能避免问题。

一对原语：wait(S) 原语和 signal(S) 原语，它们在执行时是不可中断的，可以把原语理解为我们自己写的函数，函数名分别为 wait和 signal，括号里的信号量 S 其实就是函数调用时传入的一个参数。
wait、signal 原语常简称为 P、V操作（来自荷兰语 proberen 和 verhogen）。因此，做题的时候常把wait(S)、signal(S) 两个操作分别写为 P(S)、V(S)。

二.两种重要的信号量

1. 整型信号量

     用一个整数型的变量作为信号量，用来表示系统中某种资源的数量。（与普通整数变量的区别：对信号量的操作只有三种，即 初始化、P操作、V操作）

 

存在的问题：不满足“让权等待”原则，会发生“忙等”。

2. 记录型信号量

      整型信号量的缺陷是存在“忙等”问题，因此人们又提出了“记录型信号量”，即用记录型数据结构表示的信号量。另外，wait(S)、signal(S) 也可以记为 P(S)、V(S)，这对原语可用于实现系统资源的“申请”和“释放”。S.value 的初值表示系统中某种资源的数目。

 

对信号量 S 的一次P操作意味着进程请求一个单位的该类资源，因此需要执行 S.value–，表示资源数减1，当S.value < 0 时表示该类资源已分配完毕，因此进程应调用 block 原语进行自我阻塞（当前运行的进程从运行态→阻塞态），主动放弃处理机，并插入该类资源的等待队列 S.L 中。可见，该机制遵循了“让权等待”原则，不会出现“忙等”现象。

对信号量 S 的一次 V 操作意味着进程释放一个单位的该类资源，因此需要执行 S.value++，表示资源数加1，若加1后仍是 S.value <= 0，表示依然有进程在等待该类资源，因此应调用 wakeup 原语唤醒等待队列中的第一个进程（被唤醒进程从阻塞态→就绪态）。

三.信号量机制的总结