进程同步典型例题操作系统.docx

1、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

2、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

3、。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）-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。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

4、，其初值为0；S2表示是否允许售票员开门，其初值为0.semaphoere S1=S2=0;void Driver() while(1) wait(S1); 启动车辆； 正常行车； 到站停车； signal(S2); void Busman() 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

5、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。semaphore S=1,S1=S2=0;void father() while(1) 准备苹果; wait(S); 将苹果放在盘子内； signal(S1); void mother() while(1) 准备橘子; wait(S); 将橘子放在盘子内； signal(S2); void daughter() while(1) wait(Sl); 从盘子里拿走苹果； signal(S); 吃苹果; void son() while(1) wait(S2); 从盘子里拿走橘子； signal(S); 吃橘子; mai

6、n() 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

7、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。semaphore S1=1,S2=1,Sab=1;int ab=ba=0;void Pab() 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

8、); signal(S1); void Pba() 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

9、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。Process reader() while(1) wait(s);wait(rmutex);if(readcount=0)wait(mutex);readcount+;signal(rmutex);si

10、gnal(s);perform read operation;wait(rmutex);readcount-;if(readcount=0)signal(mutex);signal(rmutex); Process writer() while(1) wait(wmutex);if(writecount=0)wait(s);writecount+;signal(wmutex);wait(mutex);perform write operation;signal(mutex);wait(wmutex);writecount-;if(writecount=0)signal(s);signal(wm

11、utex);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

12、变量count2：方向2上过河人计数器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);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(s

13、count1);void direct2(int i)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）-NA产品数量

14、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。 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(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() cobegin puta(); putb();