操作系统同步互斥练习题Word文档下载推荐.docx
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V（S2）；
GOTOL2；
ProcessSon:
L3:
P（S2）;
GetOrange;
V（S）；
ProcessDaughter:
L4:
P（S1）;
GetApple;
GOTOL4；
CoEnd;
2、写者优先的“读者――写者”问题：
1）共享读
2）互斥写、读写互斥
3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）
wmutex:
semaphore=1//读者与写者之间、写者与写者之间互斥使用共享数据
S：
semaphore=1//当至少有一个写者准备访问共享数据时，它可使后续的读者等待写完成
S2：
semaphor＝1//阻塞第二个以后的等待读者
readcount,writecount:
semaphore=0,0;
//当前读者数量、写者数量
mutex1:
semaphore=1//多个读者互斥使用readcount
mutex2:
semaphore=1//多个写者互斥使用writecount
Reader:
begin
Repeat
Wait（S2）；
wait（S）;
wait（mutex1）
ifreadcount=0thenwait（wmutex）;
readcount++;
signal（mutex1）;
signal（S）;
signal（S2）；
reading…
wait（mutex1）;
readcount--;
ifreadcount=0thensignal（wmutex）;
signal（mutex1）;
untilfalse;
begin;
writer:
repeat;
wait（mutex2）;
ifwritecount=0thenwait（S）;
writecount++;
signal（mutex2）;
wait（wmutex）;
writing…
signal（wmutex）;
writecount--;
ifwritecount=0thensignal（S）;
end;
coend;
4、有一个仓库，可以存放A、B两种产品，但要求：
1每次只能存入一种产品（A或B）；
2A产品数量－B产品数量<
M；
3B产品数量－A产品数量<
N；
其中M、N是正整数，使用P、V操作描述产品A与产品B的入库过程。
Mutex,Sa,Sb:
Semaphore;
Mutex=1;
Sa=M-1;
Sb=N-1;
CoBegin:
ProcessPA:
Begin
Loop:
P（Sa）;
P（Mutex）;
产品A入库；
V（Mutex）;
V（Sb）;
GotoLoop;
End;
ProcessPB:
P（Sb）;
产品B入库；
V（Sa）;
5、进程A1、A2、……An1通过m个缓冲区向进程B1、B2……Bn2不断地发送消息。
发送和接收工作遵循如下规则：
（1）每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓冲区，缓冲区大小等于消息长度；
（2）对每一个消息，B1，B2，…，Bn都必须接收一次，读入各自的数据区内；
（3）m个缓冲区都满时，发送进程等待；
没有可读的消息时，接收进程等待。
解答：
本题是生产者——消费者问题的一个变形，一组生产者A1，A2，…….An1和一组消费者B1，B2，……Bn2公用m个缓冲区，每个缓冲区只要写一次，但需要读n2次，因此，我们可以把这一组缓冲区看成n2组缓冲区，每个发送者需要同时写n2组缓冲区，而每一个接收者只需读它自己对应的那组缓冲区中的对应单元。
Mutex,empty[n2],full[n2]:
semaphore;
Mutex=1;
//多进程互斥使用缓冲区
empty[0,1,……n2]={m,m,……m};
full[0,1,…..n2]={0,0,……0};
intI;
ProcessAi
Begin:
IntI;
For（I=0;
I<
n2;
I++）
P（empty[I]）;
P（Mutex）;
将消息放入缓冲区；
v（Mutex）;
for（I=0;
I<
v（full[I]）;
GotoLoop;
End;
ProcessBi
Loop:
P（full[I]）;
从消息缓冲区取出消息；
v（Mutex）;
v（empty[I]）;
CoEnd;
6、理发师问题：
一个理发店有N张沙发和一张理发椅，没有顾客要理发时，理发师便去睡觉；
当一个顾客走进理发店时，如果所有的沙发都已被占用，他便离开理发店；
否则，如果理发师正在为其他顾客理发，则该顾客就找一张空沙发坐下等待；
如果理发师因无顾客正在睡觉，则由新到的顾客唤醒理发师为其理发。
在理发完成后，顾客必须付费，直到理发师收费后才能离开理发店。
使用信号量实现这一同步问题。
为解决上述问题，需要设置一个整形变量count用来对理发店中的顾客进行计数，再设置7个信号量：
mutex用来实现顾客进程对count变量的互斥访问，其初值为1；
sofa是对应于等候室中N张沙发的资源信号量，其初值为N；
empty表示是否有空闲的理发椅，其初值为1；
full表示理发椅上是否坐有等待理发的顾客，其初值为0；
cut用来等待理发的完成，其初值为0；
payment用来等待付费，其初值为0；
receipt用来等待收费，其初值为0。
Intcount=0;
Mutex,sofa,empty,full,cut,payment,receipt:
semaphore=1,N,1,0,0,0,0;
ProcessGuest:
P（mutex）;
If（count>
N）then
{
v（mutex）;
exitshop;
}
else
count++;
if（count>
1）then
p（sofa）;
sitonsofa;
p（empty）;
getupfromsofa;
v（sofa）;
else//count=1
sitonthebaber_chair;
v（full）;
p（cut）;
pay;
v（payment）;
p（receipt）;
getupfromthebaber_chair;
v（empty）;
p（mutex）
count--;
ProcessBarber:
P（full）;
Cuthair;
V（cut）;
P（payment）;
Acceptpayment;
V（receipt）;
7、一个海底隧道中只有一个车道，规定同一个方向的可以连续过隧道；
某方向有列车过隧道时，另一个方向的列车就要等待，现在东岸和西岸都有列车要过隧道，如果把每个过隧道的列车看作一个进程，为保证安全，使用P、V操作实现正确管理。
8、如果系统中有N个进程，
•运行进程最多几个，最少几个？
•就绪进程最多几个，最少几个？
•等待进程最多几个，最少几个？
运行进程最多1个，最少0个；
就绪进程最多N-1个，最少0个；
等待进程最多N个，最少0个；
9、教材作业第25题:
（1）具有忙等待的关锁和开锁原语:
Lock（W）:
{WhileW=1DoNoOperation;
W=1;
}
Unlock（W）:
{W=0;
（2）不会忙等待的关锁和开锁原语:
{W++;
IfW>
1ThenBlock（）;
{W--;
IfW>
=1ThenWakeup（）;
10、教材作业第28题:
第一种解法:
S1,S2:
Semaphore=0,0;
Main（）
{Cobegin:
Collection（）;
Computer（）;
Collection（）
{L1:
CollectMesg;
PutMesgIntoBuffer;
V（S1）;
P（S2）;
GotoL1;
Computer（）
{L2:
P（S1）;
GetMesg;
V（S2）;
Computing;
GotoL2;
第二种解法:
Semaphore=0,1;
P（S2）;
11、信号量的PV操作是如何定义的？
试说明信号量的PV操作的物理意义。
参考答案：
P（S）：
将信号量S减1，若结果大于或等于0，则该进程继续执行；
若结果小于0，则该进程被阻塞，并将其插入到该信号量的等待队列中，然后转去调度另一进程。
V（S）：
将信号量S加1，若结果大于0，则该进程继续执行；
若结果小于或等于0，则从该信号量的等待队列中移出一个进程，使其从阻塞状态变为就绪状态，并插入到就绪队列中，然后返回当前进程继续执行。
PV操作的物理含义：
信号量S值的大小表示某类资源的数量。
当S>
0时，其值表示当前可供分配的资源数目；
当S<
0时，其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。
每执行一次P操作，S值减1，表示请求分配一个资源，若S≥0，表示可以为进程分配资源，即允许进程进入其临界区；
若S<
0，表示已没有资源可供分配，申请资源的进程被阻塞，并插入S的等待队列中，S的绝对值表示等待队列中进程的数目，此时CPU将重新进行调度。
每执行一次V操作，S值加1，表示释放一个资源，若S>
0，表示等待队列为空；
若S≤0，则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程，于是唤醒其中一个进程，并将其插入就绪队列。
无论以上哪种情况，执行V操作的进程都可继续运行。
12、假设有三个并发进程P，Q，R，其中P负责从输入设备上读入信息并传送给Q，Q将信息加工后传送给R，R则负责将信息打印输出。
写出下列条件的并发程序：
（1）进程P、Q共享一个缓冲区，进程Q、R共享另一个缓冲区。
（2）进程P、Q共享一个由m个缓冲区组成的缓冲池，进程Q、R共享另一个由n个缓冲区组成的缓冲池。
（1）
第一步：
确定进程
3个进程P、Q、R
P进程：
●从输入设备上读入信息
●将信息放入缓冲区1
Q进程：
●从缓冲区1取出信息
●将信息放入缓冲区2中
R进程：
●从缓冲区2取出信息
●将信息打印输出
第二步：
确定进程的同步、互斥关系
●同步：
P当缓存区1无数据时，才可以向缓冲区1写入信息
Q当缓存区1有数据时，才可以从缓冲区1读取信息
Q当缓存区2无数据时，才可以向缓冲区2写入信息
R当缓存区2有数据时，才可以从缓冲区2读取信息
第三步：
设置信号量
●缓存区1无数据，empty1，初值1
●缓存区1有数据，full1，初值0
●缓存区2无数据，empty2，初值1
●缓存区2有数据，full2，初值0
第四步：
用伪代码描述
begin
empty1,empty2,full1,full2：
empty1:
=1;
empty2:
full1:
=0;
full2:
cobegin
P（）;
Q（）;
R（）;
coend;
end;
processP（）
begin
L1:
从输入设备上读入信息;
P（empty1）;
将信息放入缓冲区1；
V（full1）;
gotoL1
end;
processQ（）
L2:
P（full1）;
从缓冲区1取出信息;
V（empty1）;
P（empty2）;
将信息放入缓冲区2；
V（full2）;
gotoL2
processR（）
L3:
P（full2）;
从缓冲区2取出信息;
V（empty2）;
将信息打印输出;
gotoL3;
（2）
●将信息放入缓冲池1中的一个空缓冲区中
●从缓冲池1中的一个非空缓冲区中取出信息
●将信息放入缓冲池2中的一个空缓冲区中
●从缓冲池2中的一个非空缓冲区中取出信息
P当缓冲池1中有空的缓冲区时，才可以向缓冲池1写入信息
Q当缓冲池1中有非空的缓冲区时，才可以从缓冲池1读取信息
Q当缓冲池2中有空的缓冲区时，才可以向缓冲池2写入信息
R当缓冲池2中有非空的缓冲区时，才可以从缓冲池2读取信息
●缓冲池1中的空缓冲区的数量，empty1，初值m
●缓冲池1中的非空缓冲区的数量，full1，初值0
●缓冲池2中的空缓冲区的数量，empty2，初值n
●缓冲池2中的非空缓冲区的数量，full2，初值0
=m;
=n;
将信息放入缓冲池1中的一个空缓冲区中；
从缓冲池1中的一个非空缓冲区中取出信息;
将信息放入缓冲池2中的一个空缓冲区中；
从缓冲池2中的一个非空缓冲区中取出信息;
end;
13、有四个并发进程：
R1，R2，W1和W2，它们共享可以存放一个数的缓冲区。
进程R1每次从磁盘读入一个数存放到缓冲区中，供进程W1打印输出；
进程R2每次从键盘读一个数存放到缓冲区中，供进程W2打印输出。
当缓冲区满时，不允许再向缓冲区中存放数据；
当缓冲区空时，不允许再从缓冲区中取出数据打印输出。
试用PV操作实现四个进程的协调运行。
4个进程R1、R2、W1、W2
R1进程：
●从磁盘上读入一个数
●将数存放到缓冲区中
W1进程：
●将R1进程放进缓冲区中的数取出
●打印输出
R2进程：
●从键盘读入一个数
W2进程：
●将R2进程放进缓冲区中的数取出
R1当缓存区无数据时，才可以向缓冲区写入数据
R2当缓存区无数据时，才可以向缓冲区写入数据
W1当缓存区中是R1写的数据时，才可以将数据从缓冲区中读出
W2当缓存区中是R2写的数据时，才可以将数据从缓冲区中读出
●缓存区无数据，empty，初值1
●缓存区中是R1写的数据，full1，初值0
●缓存区中是R2写的数据，full2，初值0
empty,full1,full2：
empty:
full1:
R1（）;
R2（）;
W1（）;
W2（）;
processR1（）
从磁盘上读入一个数；
P（empty）;
将数存放到缓冲区中；
processR2（）
从键盘上读入一个数；
processW1（）
将缓冲区中的数取出；
V（empty）;
打印输出;
gotoL3
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