进程同步典型例题.docx

1、进程同步典型例题进程同步练习题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。司机售票员启动车辆关车门正常行车售票到站停车开车门图 司机和售票员工作流程图1约束：怎么密切配合协调工作才能保证安全呢？a)关车门 之后再启动车辆 ；利用前驱图解释b)到站停车 之后再 开车门；2根据约束定义信号量；关车门和启动车辆需要一个信号量进行同步 S1；到站停车 和开车门之间需要一个信号量 进行同步 S2；3建立几个进程呢？a) 为司机 建立一个进程 Driver ；b) 为售票员 建立一个进程 Conductor；

2、Driver ：Repeat启动车辆；正常行驶；到站停车；Until false;Conductor：Repeat关车门；开车门； Until false;4加入同步关系：Var s1,s2:semorphore=0,0;Driver ：RepeatWait (s1);启动车辆； 正常行驶； 到站停车；Signal(s2)Until false;Conductor：Repeat 关车门；Signal(s1);Wait(s2)开车门；Until false;main()Driver();Conductor ();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

3、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。分析：1约束：a)爸爸和妈妈竞争盘子，往盘子放水果，爸爸在放时，妈妈等待，或者相反；b)爸爸和女儿要同步，即爸爸放完苹果之后通知女儿来吃；同时女儿吃完之后要通知盘 子可用；c)妈妈和儿子要同步，即妈妈放完橘子之后通知儿子来吃；同时儿子吃完之后要通知盘 子可用；2经上述分析可知：需要 3个信号量：S1表示临界资源盘子， 初值 1；爸爸和女儿需要一个信号量进行同步 S2=0妈妈和儿子需要一个信号量进行同步 S3=0;3建立进程？儿子：爸爸： 妈妈： 女儿：Repeatrepeatrepeatrep

4、eat取一个苹果；取一个橘子；从盘子取一个苹果；从盘子取一个橘子；放入盘子；放入盘子吃苹果；吃橘子；Until false;Until false;Until false;Until false; 加入同步关系。爸爸：妈妈：女儿：儿子：Repeatrepeatrepeatrepeatwait(S2);wait(S3);取一个苹果；取一个橘子；从盘子取一个苹果；从盘子取一个橘子；Wait(S1);Wait(S1);signal(S1);signal(S1);放入盘子；放入盘子吃苹果；吃橘子；Signal(S2);Signal(S3);Until false;Until false;Until f

5、alse;Until false;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。分析：1约束：a） ab 两点的单行车道是一种临界资源；两端的车辆对该资源进行竞

6、争；b） 同步关系：（ 1），（3）；2经上述分析可知：首先，设置互斥信号量 Sab=1，用于 a、b 点的车辆互斥进入 ab 段； 然后，分别设置 共享变量 ab=0用于记录当前 ab 段上由 a点进入的车辆数量； 共享变量 ba=0 用于记录当前 ab=段上由 b 点进入车辆的数量；最后，设置互斥信号量 S1=1用于 ab段的车辆互斥访问共享变量 ab；设置互斥信号量S2=1用于 ba 段的车辆互斥访问共享变量 ba3建立进程？semaphore S1=1,S2=1,Sab=1;int ab=ba=0;Pab： pba：Repeat repeatWait（S1） Wait（s2）abcou

7、nt=abcount+1;if abcount=1 then wait(sab) signal(S1) 进入车道行驶；Wait(s1) abcount=abcount-1;if abcount=0 then signal(sab)signal(s1)until false;main()Pab();Pba();bacount=bacount+1;if bacount=1 then wait(sab) signal(s2)进入车道行驶；Wait(s2)bacount=bacount-1;if bacount=0 then signal(sab) signal(s2); until false;5一

8、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。分析：1约束：a) 桥属于临界资源，两岸的人对该资源进行竞争；b) 桥上的人数是有限制的，设这个桥由 N 个 桥墩构成，桥上同时只能有 N 个人过桥， 其它人要进行等待。相当于共享资源数。2设置信号量信号量 s：互斥使用桥，初值为 1变量 count1：方向 1 上过河人计数器变量 count2：方向 2 上过河人计数器信号量 scount1：对方向 1 上过河人计数器

9、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 N3建立进程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);count1+;if(count1=1) wait(s);signal(scount1);wait(sco

10、unt); 上桥，过桥，下桥； signal(scount);wait(scount1); count1-; if(count1=0) signal(s);signal(scount1);void direct2(int i) wait(scount2); count2+; if(count2=1) wait(s);signal(scount2);wait(scount); 上桥，过桥，下桥； signal(scount);wait(scount2); count2-; if(count2=0) signal(s);signal(scount2);main()cobegindirect1(1)

11、;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)-NA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：1约束：a) 仓库是一种临界资源，两种产品为之竞争；b) A 产品数量不能比 B 产品数量多 M 个以上即 A 产品数量比 B 产品数量最多多 M-1 个； A 产品数量不能比 B 产品数量少 N 个以上即 B 产品数量比 A 产品最多 多 N-1 个。2设置信号量设置互斥信号量 mutex 互斥使用仓库；

12、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)； 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)。 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。3建立进程semaphore mutex=1，sa=M-1 ， sb=N-1; process puta() while(1) 取一个产品；wait(sa);wait(mutex);将产品入库；signal

13、(mutex);signal(sb);process putb() while(1) 取一个产品；wait(sb);wait(mutex);将产品入库；signal(mutex);signal(sa);main() cobeginputa();putb();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

14、决方法)分析 ：1约束：a) 写者与写者之间需要互斥访问；b) 读者与写者之间需要互斥； (有一个读者在读就让写者等待) ，因此，此时需要一个计 数变量记录读者的数量。c)允许多个读者同时读数据；d)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。2建立进程Write:Repeat执行读操作Until false;Read:Repeat执行写操作；Until false;3设置信号量a) 设置互斥信号量 mutex=1 实现写者与写者之间的互斥访问；Write:RepeatWait(mutex)执行读操作； Signal(mutex); Until false;b) 实现读者与写者之间的互斥， 设置整型变量 readcount=0记录读者数量， if readcount=1 then wait(mutex)Read：Repeat readcount+;if(readcount=1) wait(mutex);执行读操作；readcount- -;if(readcount=0) signal(mutex);until false;由于 readcount 是共享变量，所以读者之间要互斥访问， 因此