新版进程同步典型例题操作系统.docx
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新版进程同步典型例题操作系统
进程同步练习题
1.在公共汽车上，司机和售票员的工作流程如图所示。
为保证乘客的安全，司机和售票员应密切配合协调工作。
请用信号量来实现司机与售票员之间的同步。
图司机和售票员工作流程图
2.桌子上有一只盘子，盘子中只能放一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。
用PV操作实现他们之间的同步机制。
3.a，b两点之间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规则如下：
（1）当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab段外等待；
（2）当ab之间无车辆在行驶时，到达a点（或b点）的车辆可以进入ab段，但不能从a点和b点同时驶入；
（3）当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。
请用信号量为工具，对ab段实现正确管理以保证行驶安全。
4．将只读数据的进程称为“读者”进程，而写或修改数据的进程称为“写者”进程。
允许多个“读者”同时读数据，但不允许“写者”与其他“读者”或“写者”同时访问数据。
另外，要保证：
一旦有“写者”等待时，新到达的“读者”必须等待，直到该“写者”完成数据访问为止。
试用P、V操作正确实现“读者”与“写者”的同步。
（第二类读者写者问题，信号量解决方法）
5．一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。
若一个桥墩只能站一个人，过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。
过河时，只要对岸无人过，就可以过。
但不允许河对岸的两个人同时过，以防止出现死锁。
请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。
6．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。
1、在公共汽车上，司机和售票员的工作流程如图所示。
为保证乘客的安全，司机和售票员应密切配合协调工作。
请用信号量来实现司机与售票员之间的同步。
图司机和售票员工作流程图
【答案】
设置两个资源信号量：
S1、S2。
S1表示是否允许司机启动汽车，其初值为0；S2表示是否允许售票员开门，其初值为0.
semaphoereS1=S2=0;
voidDriver（）
{
while
（1）
{
wait（S1）;
启动车辆；
正常行车；
到站停车；
signal（S2）;
}
}
voidBusman（）
{
while
（1）
{
关车门；
signal（S1）；
售票；
wait（S2）；
开车门；
}
}
main（）
{
cobegin{
Driver（）;
Busman（）;
}
}
2.桌子上有一只盘子，盘子中只能放一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。
用PV操作实现他们之间的同步机制。
【答案】
信号量S用来实现盘子的互斥访问，S1表示盘子中苹果个数，S2表示盘子中橘子的个数。
semaphoreS=1,S1=S2=0;
voidfather（）
{
while
（1）
{
准备苹果;
wait（S）;
将苹果放在盘子内；
signal（S1）;
}
}
voidmother（）
{
while
（1）
{
准备橘子;
wait（S）;
将橘子放在盘子内；
signal（S2）;
}
}
voiddaughter（）
{
while
（1）
{
wait（Sl）;
从盘子里拿走苹果；
signal（S）;
吃苹果;
}
}
voidson（）
{
while
（1）
{
wait（S2）;
从盘子里拿走橘子；
signal（S）;
吃橘子;
}
}
main（）
{
cobegin{
father（）;
mother（）;
daughter（）;
son（）;
}
}
3.a，b两点之间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规则如下：
（1）当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab段外等待；
（2）当ab之间无车辆在行驶时，到达a点（或b点）的车辆可以进入ab段，但不能从a点和b点同时驶入；
（3）当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。
请用信号量为工具，对ab段实现正确管理以保证行驶安全。
【答案】
此题是读者-写者问题的变形。
设置3个信号量S1、S2和Sab，分别用于从a点进入的车互斥访问共享变量ab（用于记录当前ab段上由a点进入车辆的数量），从b点进入的车互斥访问共享变量ba（用于记录当前ab段上由b点进入车辆的数量）和a、b点的车辆互斥进入ab段。
3个信号量的初值分别为1、1和1，两个共享变量ab和ba的初值分别为0、0。
semaphoreS1=1,S2=1,Sab=1;
intab=ba=0;
voidPab（）
{
while
（1）
{
wait（S1）;
if（ab==0）
wait（Sab）;
ab=ab+1;
signal（S1）;
车辆从a点驶向b点;
wait（S1）;
ab=ab-1;
if（ab==0）
signal（Sab）;
signal（S1）;
}
}
voidPba（）
{
while
（1）
{
wait（S2）;
if（ba==0）
wait（Sab）;
ba=ba+1;
signal（S2）;
车辆从b点驶向a点;
wait（S2）;
ba=ba-1;
if（ba==0）
signal（Sab）;
signal（S2）;
}
}
main（）
{
cobegin{
Pab（）;
Pba（）;
}
}
4.将只读数据的进程称为“读者”进程，而写或修改数据的进程称为“写者”进程。
允许多个“读者”同时读数据，但不允许“写者”与其他“读者”或“写者”同时访问数据。
另外，要保证：
一旦有“写者”等待时，新到达的“读者”必须等待，直到该“写者”完成数据访问为止。
试用P、V操作正确实现“读者”与“写者”的同步。
（第二类读者写者问题，信号量解决方法）
【答案】
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；
整型变量writecount，初值为0，用来对写者进行计数；
互斥信号量wmutex，初值为1，用来实现多个写者对writecount进行互斥访问。
Processreader（）
{while
（1）
{
wait（s）;
wait（rmutex）;
if（readcount==0）wait（mutex）;
readcount++;
signal（rmutex）;
signal（s）;
performreadoperation;
wait（rmutex）;
readcount--;
if（readcount==0）signal（mutex）;
signal（rmutex）;
}
}
Processwriter（）
{while
（1）
{
wait（wmutex）;
if（writecount==0）wait（s）;
writecount++;
signal（wmutex）;
wait（mutex）;
performwriteoperation;
signal（mutex）;
wait（wmutex）;
writecount--;
if（writecount==0）signal（s）;
signal（wmutex）;
}
}
Main（）
{
cobegin
{reader（）;
writer（）;
}
}
5.一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。
若一个桥墩只能站一个人，过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。
过河时，只要对岸无人过，就可以过。
但不允许河对岸的两个人同时过，以防止出现死锁。
请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。
【答案】
信号量s：
互斥使用桥，初值为1
信号量scount1：
对方向1上过河人计数器count1的互斥使用，初值为1
信号量scount2：
对方向2上过河人计数器count2的互斥使用，初值为1
信号量scount：
代表桥上过河人的计数信号量，初值为桥墩个数N
变量count1：
方向1上过河人计数器
变量count2：
方向2上过河人计数器
Semaphores,scount1,scount2,scount;
intcount1,count2;
s=1;scount1=1;scount2=1;scount=N;
count1=0;count2=0;
voiddirect1（inti）
{
wait（scount1）;
if（count1==0）
wait（s）;
count1++;
signal（scount1）;
wait（scount）;
上桥，过桥，下桥；
signal（scount）;
wait（scount1）;
count1--;
if（count1==0）
signal（s）;
signal（scount1）;
}
voiddirect2（inti）
{
wait（scount2）;
if（count2==0）
wait（s）;
count2++;
signal（scount2）;
wait（scount）;
上桥，过桥，下桥；
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。
【答案】
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（当前允许A产品入库数量），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（当前允许B产品入库数量），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（）;
}
}
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