操作系统信号量习题.docx

操作系统信号量习题.docx

《操作系统信号量习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统信号量习题.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

操作系统信号量习题

（一）  图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。

要几个程序？

有多少个进程？

（答：

一个程序；为每个读者设一个进程）

（1）    当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞）

（2）    当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。

解

（1）

设信号量：

S=100;  MUTEX=1

P（S）

P（MUTEX）

登记

V（MUTEX）

阅读

P（MUTEX）

注销

V（MUTEX）

V（S）

解

（2）

设整型变量COUNT=100;

信号量：

MUTEX=1;

P（MUTEX）;

IF（COUNT==0）

{V（MUTEX）;

  RETURN;

}

COUNT=COUNT-1;

登记

V（MUTEX）;

阅读

P（MUTEX）;

COUNT=COUNT+1;

V（MUTEX）;

RETURN;

（二）  有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现：

（1）    每次只允许一个人过桥；

（2）    当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。

（3）    当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。

（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。

（1）解

设信号量MUTEX=1

P（MUTEX）

  过桥

V（MUTEX）

（2）解

设信号量：

MUTEX=1（东西方互斥）

    MD=1  （东向西使用计数变量互斥）

  MX=1  （西向东使用计数变量互斥）

设整型变量：

CD=0  （东向西的已上桥人数）

      CX=0  （西向东的已上桥人数）

从东向西：

P（MD）

IF（CD=0）

{P（MUTEX）  }

CD=CD+1

V（MD）

过桥

P（MD）

CD=CD-1

IF（CD=0）

{V（MUTEX）  }

V（MD）

从西向东：

P（MX）

IF（CX=0）

{P（MUTEX）  }

CX=CX+1

V（MX）

过桥

P（MX）

CX=CX-1

IF（CX=0）

{V（MUTEX）  }

V（MX）

（3）解：

从东向西的，和

（2）相同；从西向东的和

（1）相同。

（三）有一个俱乐部，有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，甲负责送烟，乙负责送火，无顾客请求时，服务员睡眠。

顾客自己不能带烟和火，当顾客要抽烟时，可请求服务员送烟和火，烟和火还未送到时，顾客必须等待。

设信号量：

SY,SH,CY,CH:

初值都为0S理解为请求量，C理解为现有量

甲服务员

REPEAT

P（SY）

送烟

V（CY）

UNTILFALSE

乙服务员

REPEAT

P（SH）

送火

V（CH）

UNTILFALSE

顾客

V（SY）  /*（请求送烟）*/

V（SH）  /*（请求送火）*/

P（CY）  /*（等烟）  */

P（CH）  /*（等火）  */

抽烟

（四）一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘；

（1）  当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。

当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。

解设信号量：

SE=1（空盘子）；SA＝0（放了苹果的盘子）；SB=0（放了香蕉的盘子）

父亲

REPEAT

剥香蕉

P（SE）

放香蕉

V（SB）

UNTILFALSE

母亲

REPEAT

削苹果

P（SE）

放苹果

V（SA）

UNTILFALSE

儿子

P（SA）

拿苹果

V（SE）

吃苹果

女儿

P（SB）

拿香蕉

V（SE）

吃香蕉

（2）把

（1）改为：

儿子要吃苹果时，请母亲放苹果，女儿要吃香蕉时，请父亲放香蕉，（还是盘子为空时才可以放）。

（2）解：

再增加两个信号量：

SF=0,SM=0

父亲

REPEAT

P（SF）

剥香蕉

P（SE）

放香蕉

V（SB）

UNTILFALSE

母亲

REPEAT

P（SM）

削苹果

P（SE）

放苹果

V（SA）

UNTILFALSE

儿子

V（SM）

P（SA）

拿苹果

V（SE）

吃苹果

女儿

V（SF）

P（SB）

拿香蕉

V（SE）

吃香蕉

（五）有一个超市，最多可容纳N个人进入购物，当N个顾客满员时，后到的顾客在超市外等待；超市中只有一个收银员。

可以把顾客和收银员看作两类进程，两类进程间存在同步关系。

写出用P;V操作实现的两类进程的算法（2003年系统设计员考试的题目）

解：

设信号量：

S=0，C=0（顾客与收银员的同步信号量）（一个请求，一个付出），M=N

收银员

P（S）

收银

V（C）

顾客

P（M）

进入店内购物

V（S）

P（C）

V（M）

（六）有一个理发店，店内共有20个座位供顾客等待理发，（进入理发店的顾客，都在此座位上等待理发，正在理发的顾客不占用此座位），当20个座位坐满了，后到的顾客不等待，立即回家。

当没有顾客时，理发师睡眠等待。

解：

设信号量：

S=0.C=0,MUTEX=1互斥锁

设整型变量  SM=20

理发师

REPEAT

P（S）-------如无顾客，理发师等待

V（C）    叫一个顾客理发

理发

UNTILFALSE

顾客

P（MUTEX）

IF（SM=0）

{V（MUTEX）――――满座，离开，回家

RETURN

ELSE

SM=SM-1―――――空座位数减1

V（MUTEX）

}

V（S）――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他

P（C）———————等理发师叫自己理发

P（MUTEX）

SM=SM+1―――――被叫到，释放一个空的座位

V（MUTEX）

接受理发

如果此题改为：

满座时，顾客等待空座位：

则顾客进程的程序修改如下：

把SM设为信号量  SM=20

顾客

P（SM）---------------------申请一个座位，无则等待

V（S）――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他

P（C）———————等理发师叫自己理发

V（SM）

接受理发

（七）一个盒子，内有黑白两种棋子（数量相等），甲每次从盒子中取出一颗黑子，乙每次从盒子中取出一颗白子，一人取了棋子后，必须等另一方取过棋子方可再取，（可假设甲先取）。

解：

  设信号量：

SJ=1,SY=0

甲

REPEAT

P（SJ）

取一颗黑子

V（SY）

UNTIL盒子中无黑子

乙

REPEAT

P（SY）

取一颗白子

V（SJ）

UNTIL盒子中无白子

（八）按要求完成下面的程序。

设有三个进程，input进程、compute进程和output进程；它们通过共享一个缓冲区buf的合作关系如下：

（1）input进程每次输入数据后，把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印；

（2）comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算，并当output进程把输入数据打印完成后，把计算结果送入buf供output进程打印；

（3）output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。

解：

设信号量：

sa=1,sb=sc=sd=0,请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V操作的语句填入下面的程序。

procedureinput

begin

localdata

repeat

  get（data）;  /*输入数据到data*/

  p（sa）;

  buf=data;

（1）

    V（sc）            

  v（sb）;

untilfalse

end;

procedurecompute

begin

locoldata

repeat

（2）

    P（sb）              

  data=buf;

  计算data并把结果保存在data;

  （3）

    P（sd）                

  buf=data;

  v（sc）;

untilfalse

end;

procedureoutput

begin

localdata

repeat

  P（sc）

  打印buf;

  （4）

    V（sd）                    

  p（sc）

  打印buf;

  v（sa）;

untilfalse

end;