进程同步练习题.docx
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进程同步练习题
进程同步练习题
1．第二类读者写者问题，信号量解决方法
2．复印室里有一个操作员为顾客复印资料，有5把椅子供顾客休息等待复印。
如果没有顾客，则操作员休息。
当顾客来到复印室时，如果有空椅子则坐下来，并唤醒复印操作员；如果没有空椅子则必须离开复印室。
3．如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，而B中每次只能存放一个数。
当缓冲器中无数时，进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。
若存放到缓冲器中的是奇数，则允许进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则允许进程W2将其取出打印。
同时规定：
进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数；进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次；W1和W2都不能从空缓冲中取数。
写出这三个并发进程能正确工作的程序。
4．现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。
进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中，供进程W1打印输出；进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。
为防止数据的丢失和重复打印，问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。
5．有一个仓库，可以存放A和B两种产品，但要求：
（1）每次只能存入一种产品（A或B）；
（2）-N＜A产品数量－B产品数量＜M。
其中，N和M是正整数。
试用同步算法描述产品A与产品B的入库过程。
6．设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C，他们共享一个无限大的仓库，生产者每次循环生产一个产品，然后入库供销售；销售者每次循环从仓库中取出一个产品进行销售。
如果不允许同时入库，也不允许边入库边出库；而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足以下关系：
-n≤A的件数－B的件数≤m，其中n、m是正整数。
1.第二类读者写者问题，信号量解决方法
答：
为了使写者优先，可在原来的读优先算法的基础上增加一个互斥信号量s，初值为1，使得当至少有一个写者准备访问共享对象时，它可以使后续的读者进程等待完成；
整型变量writecount，初值为0，用来对写者进行计数；
互斥信号量mutex，初值为1，用来实现多个读者对写者writecount进行互斥访问。
Processreader（）
{while
（1）
{
wait（s）;
wait（rmutex）;
if（readcount==0）wait（wmutex）;
readcount++;
signal（rmutex）;
signal（s）;
performreadoperation;
wait（rmutex）;
readcount--;
if（readcount==0）signal（wmutex）;
signal（rmutex）;
}
}
Processwriter（）
{while
（1）
{
wait（mutex）;
if（writecount==0）wait（s）;
writecount++;
signal（mutex）;
wait（wmutex）;
performwriteoperation;
signal（wmutex）;
wait（mutex）;
writecount--;
if（writecount==0）signal（s）;
signal（mutex）;
}
}
Main（）
{
cobegin
{reader（）;
writer（）;
}
}
2.复印室里有一个操作员为顾客复印资料，有5把椅子供顾客休息等待复印。
如果没有顾客，则操作员休息。
当顾客来到复印室时，如果有空椅子则坐下来，并唤醒复印操作员；如果没有空椅子则必须离开复印室。
答：
信号量：
customers表示正在等待复印的顾客数量（不包括正在复印的顾客）
operator记录正在等候顾客的操作员数，只有1和0
mutex用于对waiting的访问;
变量：
waiting表示等待的顾客数量。
它实际上是customers的一个副本。
之所以使用waiting是因为无法读取信号量的当前值。
semaphorecustomers=0,operator=0,mutex=1;
waiting=0；
processoperator（）//操作员进程
{while
（1）
{
wait（customers）;//等待顾客到来
复印；
signal（operator）;//通知顾客已经完成复印
}
}
processcusotmeri（）//顾客进程i
{
wait（mutex）;
if（waiting<5）
{
waiting++;
signal（customers）;
signal（mutex）;
wait（operator）;
wait（mutex）;
waiting--;
signal（mutex）;
}
else
{
signal（mutex）;
离开复印室；
}
}
main（）
{
cobegin
{operator（）;
customeri（）;
}
}
3、如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，而B中每次只能存放一个数。
当缓冲器中无数时，进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。
若存放到缓冲器中的是奇数，则允许进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则允许进程W2将其取出打印。
同时规定：
进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数；进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次；W1和W2都不能从空缓冲中取数。
写出这三个并发进程能正确工作的程序。
答：
S为互斥信号量，用来对缓冲器的互斥使用；
SO和SE为资源信号量，SO表示是否允许进程W1打印；SE表示是否允许进程W2打印。
semaphoreS=1,SO=SE=0;
bufferB;
processR（）
{intx;
while
（1）
{从输入设备上读一个数;
x=接收的数;
wait（S）;
B=x;
ifB=奇数thensignal（SO）;
elsesignal（SE）;
}
}
processW1（）
{inty;
while
（1）
{wait（SO）;
y=B;
signal（S）;
打印y中数;
}
}
processW2（）
{intz;
while
（1）
{wait（SE）;
z=B;
signal（S）;
打印z中数;
}
}
main（）
{
cobegin
{
R（）;
W1（）;
W2（）;
}
}
4.现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。
进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中，供进程W1打印输出；进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。
为防止数据的丢失和重复打印，问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。
答：
S：
互斥访问缓冲器
S1：
是否可以供进程W1打印输出
S2：
是否可以供进程W2打印输出
semaphoreS=1,S1=S2=0;
bufferB;
processR1（）
{intx;
while
（1）
{
接收来自键盘的数;
x=接收的数;
wait（S）;
B=x;
signal（S1）;
}
}
processR2（）
{inty;
while
（1）
{
从磁盘上读一个数;
y=接收的数;
wait（S）;
B=y;
signal（S2）;
}
}
processW1（）
{intk;
while
（1）
{
wait（Sl）;
k=B;
signal（S）;
打印k中数;
}
}
processW2（）
{intj;
while
（1）
{
wait（S2）;
j=B;
signal（S）;
打印j中数;
}
}
main（）
{
cobegin{
R1（）;
R2（）;
W1（）;
W2（）;
}
}
5、有一个仓库，可以存放A和B两种产品，但要求：
（1）每次只能存入一种产品（A或B）；
（2）-N＜A产品数量－B产品数量＜M。
其中，N和M是正整数。
试用同步算法描述产品A与产品B的入库过程。
分析：
A产品的数量不能比B产品的数量少N个以上，A产品的数量不能比B产品的数量多M个以上．
设置两个信号量来控制A、B产品的存放数量，sa表示当前允许A产品比B产品多入库的数量，即在当前库存量和B产品不入库的情况下，还可以允许sa个A产品入库；
sb表示当前允许B产品比A产品多入库的数量，即在当前库存量和A产品不入库的情况下，还可以允许sb个B产品入库。
初始时，sa为M一1，sb为N一1。
当往库中存放入一个A产品时，则允许存入B产品的数量也增加1;当往库中存放入一个B产品时，则允许存入A产品的数量也增加1。
semaphoremutex=1，sa=M-1，sb=N-1;
processputa（）
{while
（1）
{取一个产品；
wait（sa）;
wait（mutex）;
将产品入库；
signal（mutex）;
signal（sb）;
}
}
processputb（）
{while
（1）
{取一个产品；
wait（sb）;
wait（mutex）;
将产品入库；
signal（mutex）;
signal（sa）;
}
}
main（）
{cobegin{
puta（）;
putb（）;
}
}
6、设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C，他们共享一个无限大的仓库，生产者每次循环生产一个产品，然后入库供销售；销售者每次循环从仓库中取出一个产品进行销售。
如果不允许同时入库，也不允许边入库边出库；而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足以下关系：
-n≤A的件数－B的件数≤m，其中n、m是正整数。
分析：
生产者A、B和消费者之间不能同时将产品入库和出库，故仓库是一个临界资源。
生产的A、B产品必须满足：
-n≤A的件数－B的件数≤m，如练习5中，同样的方法管理，分别使用了信号量SAB和SBA；
仓库的管理只要求出入库互斥，由于仓库无限大入库只需操作互斥就可以完成，出库要考虑有无产品，SA对应于仓库中的A产品量，SB对应于仓库中的B产品量；
销售要满足：
-n≤A的件数－B的件数≤m，用difference表示A的件数－B的件数，即difference=A的件数－B的件数;difference==-n的时候，不能取产品B，只能取A；difference==m的时候，不能取产品A，只能取B；-n答：
为了互斥地入库和出库，需为仓库设置一初值为1的互斥信号量mutex；为了使生产的产品件数满足-n≤A的件数－B的件数≤m，须设置两个同步的信号量，其中SAB表示当前允许A生产的产品数量，其初值为m，SBA表示当前允许B生产的产品数量，其初值为n；另外，还需设置一个整数difference表示所销售的A、B产品数量之差，而为了同步生产者和销售者并使销售的A、B产品的件数-n≤A的件数－B的件数≤m，还需要设置三个资源信号量，其中S对应于仓库中的总的产品量，SA对应于仓库中的A产品量，SB对应于仓库中的B产品量，它们的初值都为0.
SemaphoreSAB=m,SBA=n,S=0,SA=0,SB=0,mutex=1;
processA（）
{while
（1）
{//生产产品，-n≤A的件数－B的件数≤m，方法同第4题
wait（SAB）;
ProduceaproductA;
signal（SBA）;
//入库操作，满足出入库操作互斥即可
wait（mutex）;
addtheproductAtothestorehouse;
signal（mutex）;
signal（SA）;//入库产品A一件，所以给SA增值
signal（（S）;//入库产品一件，所以给S增值，S是仓库中全部产品的数量
}
}
processB（）
{while
（1）
{//生产产品，-n≤A的件数－B的件数≤m，方法同第4题
wait（SBA）;
ProduceaproductB;
signal（SAB）;
//入库操作，满足出入库操作互斥即可
wait（mutex）;
addtheproductAtothestorehouse;
signal（mutex）;
signal（SB）;//入库产品A一件，所以给SA增值
signal（（S）;//入库产品一件，所以给S增值，S是仓库中全部产品的数量
}
}
processC（）
{while
（1）
{wait（S）;//首先检查有无产品，无产品阻塞，有产品，下面操作将会取走一件产品，所以S减1
if（difference<=-n）
{wait（SA）;//difference<=-n时只能取A产品一件，无A产品则需阻塞
//出库操作，满足出入库操作互斥
wait（mutex）;
takeaproductAfromstorehouse;
signal（mutex）;
difference++;//取A产品一件，difference++
}
elseif（difference>=m）
{wait（SB）;//difference>=m时只能取B产品一件，无B产品则需阻塞
//出库操作，满足出入库操作互斥
wait（mutex）;
takeaproductBfromstorehouse;
signal（mutex）;
difference--;//取B产品一件，difference--
}
else
{//-n//出库操作，满足出入库操作互斥
wait（mutex）;
takeaproductA或Bfromstorehouse;
signal（mutex）;
if（product_type==A）
{//取的是产品A，则信号量SA减1，这里不可能发生没有A产品，进程C需要阻塞的情况
wait（SA）;
difference++;//取A产品一件，difference++
}
else
{//取的是产品B，则信号量SB减1，这里不可能发生没有B产品，进程C需要阻塞的情况
wait（SB）;
difference--;//取B产品一件，difference--
}
}
Selltheproduct;
}
}
main（）
{
cobegin{
A（）;
B（）;
C（）;
}
}
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