新版進程同步典型例題(操作系統(tǒng))

1、進程同步練習(xí)題1. 在公共汽車上，司機和售票員的工作流程如圖所示。為保證乘客的安全，司機和售票員應(yīng)密切配合協(xié)調(diào)工作。請用信號量來實現(xiàn)司機與售票員之間的同步。圖 司機和售票員工作流程圖2. 桌子上有一只盤子，盤子中只能放一只水果。爸爸專向盤子中放蘋果，媽媽專向盤子中放橘子，一個兒子專等吃盤子中的橘子，一個女兒專等吃盤子中的蘋果。用PV操作實現(xiàn)他們之間的同步機制。3. a，b兩點之間是一段東西向的單行車道，現(xiàn)要設(shè)計一個自動管理系統(tǒng)，管理規(guī)則如下：（1）當(dāng)ab之間有車輛在行駛時同方向的車可以同時駛?cè)隺b段，但另一方向的車必須在ab段外等待；（2）當(dāng)ab之間無車輛在行駛時，到達a點（或b點）的車輛可以

2、進入ab段，但不能從a點和b點同時駛?cè)?；?）當(dāng)某方向在ab段行駛的車輛駛出了ab段且暫無車輛進入ab段時，應(yīng)讓另一方向等待的車輛進入ab段行駛。請用信號量為工具，對ab段實現(xiàn)正確管理以保證行駛安全。4將只讀數(shù)據(jù)的進程稱為“讀者”進程，而寫或修改數(shù)據(jù)的進程稱為“寫者”進程。允許多個“讀者”同時讀數(shù)據(jù)，但不允許“寫者”與其他“讀者”或“寫者”同時訪問數(shù)據(jù)。另外，要保證：一旦有“寫者”等待時，新到達的“讀者”必須等待，直到該“寫者”完成數(shù)據(jù)訪問為止。試用P、V操作正確實現(xiàn)“讀者”與“寫者”的同步。（第二類讀者寫者問題，信號量解決方法）5一條河上架設(shè)了由若干個橋墩組成的一座橋。若一個橋墩只能站一個人

3、，過河的人只能沿著橋向前走而不能向后退。過河時，只要對岸無人過，就可以過。但不允許河對岸的兩個人同時過，以防止出現(xiàn)死鎖。請給出兩個方向的人順利過河的同步算法。6有一個倉庫，可以存放A和B兩種產(chǎn)品，但要求：（1）每次只能存入一種產(chǎn)品（A或B）；（2）-NA產(chǎn)品數(shù)量B產(chǎn)品數(shù)量M。其中，N和M是正整數(shù)。試用同步算法描述產(chǎn)品A與產(chǎn)品B的入庫過程。1、在公共汽車上，司機和售票員的工作流程如圖所示。為保證乘客的安全，司機和售票員應(yīng)密切配合協(xié)調(diào)工作。請用信號量來實現(xiàn)司機與售票員之間的同步。圖 司機和售票員工作流程圖【答案】設(shè)置兩個資源信號量：S1、S2。 S1表示是否允許司機啟動汽車，其初值為0；S2表示是

4、否允許售票員開門，其初值為0.semaphoere S1=S2=0;void Driver() while(1) wait(S1); 啟動車輛； 正常行車； 到站停車； signal(S2); void Busman() while(1) 關(guān)車門； signal(S1)； 售票； wait(S2)； 開車門； main() cobegin Driver(); Busman(); 2. 桌子上有一只盤子，盤子中只能放一只水果。爸爸專向盤子中放蘋果，媽媽專向盤子中放橘子，一個兒子專等吃盤子中的橘子，一個女兒專等吃盤子中的蘋果。用PV操作實現(xiàn)他們之間的同步機制?！敬鸢浮啃盘柫縎用來實現(xiàn)盤子的互斥訪問

5、，S1表示盤子中蘋果個數(shù)，S2表示盤子中橘子的個數(shù)。semaphore S=1,S1=S2=0;void father() while(1) 準(zhǔn)備蘋果; wait(S); 將蘋果放在盤子內(nèi)； signal(S1); void mother() while(1) 準(zhǔn)備橘子; wait(S); 將橘子放在盤子內(nèi)； signal(S2); void daughter() while(1) wait(Sl); 從盤子里拿走蘋果； signal(S); 吃蘋果; void son() while(1) wait(S2); 從盤子里拿走橘子； signal(S); 吃橘子; main() cobegin

6、father(); mother(); daughter(); son(); 3. a，b兩點之間是一段東西向的單行車道，現(xiàn)要設(shè)計一個自動管理系統(tǒng)，管理規(guī)則如下：（1）當(dāng)ab之間有車輛在行駛時同方向的車可以同時駛?cè)隺b段，但另一方向的車必須在ab段外等待；（2）當(dāng)ab之間無車輛在行駛時，到達a點（或b點）的車輛可以進入ab段，但不能從a點和b點同時駛?cè)?；?）當(dāng)某方向在ab段行駛的車輛駛出了ab段且暫無車輛進入ab段時，應(yīng)讓另一方向等待的車輛進入ab段行駛。請用信號量為工具，對ab段實現(xiàn)正確管理以保證行駛安全?！敬鸢浮看祟}是讀者-寫者問題的變形。設(shè)置3個信號量S1、S2和Sab，分別用于從a點

7、進入的車互斥訪問共享變量ab（用于記錄當(dāng)前ab段上由a點進入車輛的數(shù)量），從b點進入的車互斥訪問共享變量ba（用于記錄當(dāng)前ab段上由b點進入車輛的數(shù)量）和a、b點的車輛互斥進入ab段。3個信號量的初值分別為1、1和1，兩個共享變量ab和ba的初值分別為0、0。semaphore S1=1,S2=1,Sab=1;int ab=ba=0;void Pab() while(1) wait(S1); if(ab=0) wait(Sab); ab=ab+1; signal(S1); 車輛從a點駛向b點; wait(S1); ab=ab-1; if(ab=0) signal(Sab); signal(S1

8、); void Pba() while(1) wait(S2); if(ba=0) wait(Sab); ba=ba+1; signal(S2); 車輛從b點駛向a點; wait(S2); ba=ba-1; if(ba=0) signal(Sab); signal(S2); main() cobegin Pab(); Pba(); 4. 將只讀數(shù)據(jù)的進程稱為“讀者”進程，而寫或修改數(shù)據(jù)的進程稱為“寫者”進程。允許多個“讀者”同時讀數(shù)據(jù)，但不允許“寫者”與其他“讀者”或“寫者”同時訪問數(shù)據(jù)。另外，要保證：一旦有“寫者”等待時，新到達的“讀者”必須等待，直到該“寫者”完成數(shù)據(jù)訪問為止。試用P、V操

9、作正確實現(xiàn)“讀者”與“寫者”的同步。（第二類讀者寫者問題，信號量解決方法）【答案】為了使寫者優(yōu)先，可在原來的讀優(yōu)先算法的基礎(chǔ)上增加一個互斥信號量s，初值為1，使得當(dāng)至少有一個寫者準(zhǔn)備訪問共享對象時，它可以使后續(xù)的讀者進程等待；整型變量writecount，初值為0，用來對寫者進行計數(shù)；互斥信號量wmutex，初值為1，用來實現(xiàn)多個寫者對writecount進行互斥訪問。Process reader() while(1) wait(s);wait(rmutex);if(readcount=0)wait(mutex);readcount+;signal(rmutex);signal(s);perf

10、orm read operation;wait(rmutex);readcount-;if(readcount=0)signal(mutex);signal(rmutex); Process writer() while(1) wait(wmutex);if(writecount=0)wait(s);writecount+;signal(wmutex);wait(mutex);perform write operation;signal(mutex);wait(wmutex);writecount-;if(writecount=0)signal(s);signal(wmutex);Main(

11、)cobegin reader(); writer(); 5. 一條河上架設(shè)了由若干個橋墩組成的一座橋。若一個橋墩只能站一個人，過河的人只能沿著橋向前走而不能向后退。過河時，只要對岸無人過，就可以過。但不允許河對岸的兩個人同時過，以防止出現(xiàn)死鎖。請給出兩個方向的人順利過河的同步算法?！敬鸢浮啃盘柫縮：互斥使用橋，初值為1信號量scount1：對方向1上過河人計數(shù)器count1的互斥使用，初值為1信號量scount2：對方向2上過河人計數(shù)器count2的互斥使用，初值為1信號量scount：代表橋上過河人的計數(shù)信號量，初值為橋墩個數(shù)N變量count1：方向1上過河人計數(shù)器變量count2：方向2

12、上過河人計數(shù)器Semaphore s, scount1, scount2, scount;int count1, count2;s=1; scount1=1; scount2=1; scount=N;count1=0; count2=0;void direct1(int i)wait(scount1);if(count1=0) wait(s);count1+;signal(scount1);wait(scount); 上橋，過橋，下橋；signal(scount);wait(scount1);count1-;if(count1=0) signal(s);signal(scount1);void

13、 direct2(int i)wait(scount2);if(count2=0) wait(s);count2+;signal(scount2);wait(scount);上橋，過橋，下橋；signal(scount);wait(scount2);count2-;if(count2=0) signal(s);signal(scount2);main() cobegin direct1(1); direct1(n); direct2(1); direct2(m); 6、有一個倉庫，可以存放A和B兩種產(chǎn)品，但要求：（1）每次只能存入一種產(chǎn)品（A或B）；（2）-NA產(chǎn)品數(shù)量B產(chǎn)品數(shù)量M。其中，N和

14、M是正整數(shù)。試用同步算法描述產(chǎn)品A與產(chǎn)品B的入庫過程?！敬鸢浮緼產(chǎn)品的數(shù)量不能比B產(chǎn)品的數(shù)量少N個以上，A產(chǎn)品的數(shù)量不能比B產(chǎn)品的數(shù)量多M個以上設(shè)置兩個信號量來控制A、B產(chǎn)品的存放數(shù)量，sa表示當(dāng)前允許A產(chǎn)品比B產(chǎn)品多入庫的數(shù)量（當(dāng)前允許A產(chǎn)品入庫數(shù)量），即在當(dāng)前庫存量和B產(chǎn)品不入庫的情況下，還可以允許sa個A產(chǎn)品入庫；sb表示當(dāng)前允許B產(chǎn)品比A產(chǎn)品多入庫的數(shù)量（當(dāng)前允許B產(chǎn)品入庫數(shù)量），即在當(dāng)前庫存量和A產(chǎn)品不入庫的情況下，還可以允許sb個B產(chǎn)品入庫。初始時，sa為M一1，sb為N一1。當(dāng)往庫中存放入一個A產(chǎn)品時，則允許存入B產(chǎn)品的數(shù)量也增加1;當(dāng)往庫中存放入一個B產(chǎn)品時，則允許存入A產(chǎn)品的數(shù)量也增加1。 semaphore mutex=1