信号量机制例题集2

爸爸,妈妈,儿子,女儿
Var mutex,apple,banana:Semaphore:=1,0,0;son() Main() { while (true) { cobegin { p(banana);从盘子取香蕉； v(mutex); Father();mother();son();daugher(); 吃香蕉；} Coend } } Father() { while (true) {p(mutex); 将苹果放入盘子；v(apple);} daugher() { while (true) } { p(apple);从盘子取苹果； v(mutex); Mother() 吃苹果；} { while (true) } { p(mutex);将香蕉放入盘子；v(banana);} } 返回
Use() { while(true) { p (full) ;
p(count) ; P(mutex2) ;
从缸中取水；
v (mutex2) ； v(empty) ； v (count) ；
} } 返回
信号量机制例题：理发师
• 理发店里有一位理发师，一把理发椅，n把 侯等待理发的顾客坐的椅子。如果没有顾 客，理发师便在理发椅上睡觉，当一个顾 客到来时，他必须叫醒理发师。如果理发 师正在理发时又有顾客来到，那么，如果 又有空椅子可坐，顾客就坐下等待，否则 就离开理发店。
Else { p(sb); p(mutex); 将产品入库； v(mutex); v(sa);
返回
信号量机制例题：阅览室
有一个阅览室，共有100个座位，读者进入 时必须在一张登记表上登记，该表为每一座 位列一表目，包括做好和读者姓名等，读者 离开时要削掉登记的信息。
阅览室
Semaphore mutex=1;seats=100;readers=0 getin() { while(true) { p(seats); p(mutex); 填写登记表； 进入阅览室读书； v(mutex); v(readers); } }
生产者—消费者问题：
有一群生产者进程生产产品供给消费 者进程消费，为使两者并发执行，在两者 之间设置具有n个缓冲区的缓冲池，生产者 进程所生产的产品放入一个缓冲区中，消 费者进程可从一个缓冲区中取走产品去消 费。
生产者-消费者
Var mutex, empty, full: semaphore :=1, n, 0; consumer : begin buffer: array [ 0, …, n-1] of item; repeat in, out: integer :=0, 0; wait(full); begin wait(mutex); nextc:=buffer(out); parbegin out:=(out+1) mod n; producer : begin signal(mutex); repeat signal(empty); … consume the item in nexc; until false; produce an item in nexp; end parend … end wait(empty); wait(mutex); buffer(in):=nexp; in:=(in+1) mod n; signal(mutex); signal(full); until false; end
盘中可同时放两个水果？N个水果？
• 爸爸、妈妈、两个儿子、两个女儿： 桌上有一空盘，最多可以容纳两个水 果。爸爸可向盘中放苹果，妈妈向盘 中放桔子，两个儿子专等吃盘中的桔 子，两个女儿专等吃盘中的苹果。
Var empty,mutex,apple,banana:Semaphore :=2,1,0,0; Main() { cobegin Father();mother();son();daugher(); Coend } Father() { while (true) {p(empty); p(mutex); 将苹果放入盘子； v(mutex); v(apple);} } Mother() { while (true) { p(empty);p(mutex); 将香蕉放入盘子； v(mutex); v(banana);} }
信号量机制例题
• • • • • • A、B两种产品 阅览室 吸烟者 出租车 南开大学和天津大学 司机和售票员 • 爸爸,妈妈,儿子,女儿
• 理发师
• R，M，P，共享同一缓 冲区 • 信箱传递消息
• 分拣黑、白棋子
生产者-消费者
• 和尚吃水
读者-写者
• 过独木桥 • 读者——写者问题、 写者优先 • 桥上不允许两车交会， 但允许同方向多辆车 依次通过。 • 猴子过峡谷 • 单行车道
•
S = S + 1 S ≤ ≥ 0 是 否 否 是 返 回
•
V操作： （1）S加l； （2）若相加结果大于零，进程继续执行 （无等待该临界资源的阻塞进程）； （3）若相加结果小于或等于零，则从该信 号的等待队列中唤醒一个等待进程，然后 再返回原进程继续执行或转进程调度。
唤醒等待队列中的一个进程 调用进程入等待队列 返回或转进程调度 转进程调度
信号量机制例题：出租车
某宾馆门前有一个出租车停车位，假设宾馆 每一位顾客出门都要乘坐出租车，并且对顾 客约定：如果有其他顾客在此等车位等车， 则在旁等待；否则在此等车；此停车位有车 则乘坐。对出租车做出约定：如果此停车位 已停有车，则等待此停车位空闲；否则停到 此停车位等待顾客；有顾客则搭载顾客离开。 试用P、V原语编写程序描述顾客与出租车的 行为。
吸烟者Semaphore: a[0..2]=0;agent=1;
r,s:integer;
agent() { while(true) { set I,j to value between 0 and 2 p(agent); v(a[i]); v(a[j]); } } smoker() { while(true) {p(a[r]); p(a[s]); smoking; v(agent); } } 返回
读者-写者 Var rmutex, wmutex :semaphore :=1, 1; Readcount :integer :=0; Begin parbegin Reader : begin repeat wait(rmutex); if Readcount=0 then wait(wmutex); Readcount :=Readcount +1; signal(rmutex); perform read operation; wait(rmutex); Readcount :=Readcount -1; if Readcount=0 then signal(wmutex); signal(rmutex); until false; end • Writer : begin repeat wait(wmutex); perform write operation;
信号量机制 信号量机制
wait和signa1又称为P、V操作，P、 V原语， P、V操作的一般描述如下： P操作： （1）S减l； （2）若s减1后仍大于或等于零，则进程 继续执行（可进入临界区）； （3）若s减l后小于零，则该进程被阻塞在 与该信号相对应的队列中，然后转进程调 度。
P、V操作
入 口
信号量机制例题： A、B两种产品
有一个仓库，可以存放A、B两种产品，但 要求： （1）每次只能存入一个产品（ A或B） （2）-N<A产品数量-B产品数量<M
A、B两种产品
Semaphore mutex=1;sa=m-1;sb=n-1 Main() { while(true) { 取一个产品； if(取得是A产品) { p(sa); p(mutex); 将产品入库； v(mutex); v(sb); }
Getout() { while(true) {p(readers); p(mutex); 消掉登记； 离开阅览室 v(mutex); v(seats); } }返回
信号量机制例题：吸烟者
有三个吸烟者和一个供应商，每个吸烟者制 造并吸掉香烟。制造和吸掉香烟需要三种原 料：烟草、纸和火柴。供货商有充足的原料， 而每个吸烟者手中只有一种不同于其他吸烟 者所拥有的原料。供货商放两种原料于桌面 上，于是正好有另一种原料的吸烟者就可以 制造并吸掉香烟，然后发一个完成信号给供 货商，于是供货商马上给出另两种原料，并 重复这个过程。
பைடு நூலகம்
son() { while (true) { p(banana); p(mutex);从 盘子取香蕉；v(mutex); v(empty) 吃香蕉；} }
daugher() { while (true) { p(apple); p(mutex);从 盘子取苹果；v(mutex); v(empty) 吃苹果；} }
理发师var
waiting:integer; CHAIRS:integer; customers,barbers,mutex:semaphore; customers:=0; barbers:=0; waiting:=0; mutex:=1;
procedure barber: procedure customer begin begin P(mutex); while(true); if waiting<CHAIRS P(customers); begin P(mutex); waiting:=waiting+1; waiting:=waiting-1; V(customers); V(barbers); V(mutex); P(barbers); V(mutex); get_haircut(); cut_hair; end; end;
信号量机制例题：和尚吃水
• 某寺庙，有小、老和尚若干，有一水 缸，有小和尚提水入缸供老和尚饮用。 水缸可容10 桶水，水取自同一井中。 水井径窄，每次只能容一个桶取水。 水桶总数为3个。每次入、取缸水仅为 1桶，且不可同时进行。给出取水、入 水的算法描述。
Semaphore mutex1=1;mutex2=1; empty=10;full=0;count=3; Main() {cobegin get(); use(); coend } Get() {while (true) { p(empty) ; p(count) ; P(mutex1) ; 从井中取水； v(mutex1) ； P(mutex2) ； 将水倒入缸中； v (mutex2) ； v (count) ； v (full) ； } }
Semaphore mutexn=1; countn互斥信号量 Semaphore mutexs=1; counts互斥信号量 Semaphore flag=1; Int countn=0; 北方正在过桥的车辆数 Int counts=0; 南方正在过桥的车辆数
else V(mutex); end.返回
读者——写者问题
一个数据文件或记录可被多个进程共享。 只要求读文件的进程称为“Reader进程”， 其它进程则称为“Write进程”。 允许多个进程同时读一个共享对象，但不允 许一个Write进程和其他Reader进程或 Write进程同时访问共享对象。 “读者——写者问题”是保证一个Write进程 必须与其他进程互斥地访问共享对象的同 步问题。
出租车
Semaphore:st=1,s=0, sc=1;
Customer () { p (sc); P (s); 乘坐离开; V (sc); V (st) }
taxi() { P (st); 停车; V (s); } 返回
信号量机制例题：爸爸,妈妈,儿子,女儿 • 桌上有一空盘，允许存放一只水果。 爸爸可向盘中放苹果，妈妈向盘中放 香蕉，儿子专等吃盘中的香蕉，女儿 专等吃盘中的苹果。
signal(wmutex); until false; end parend end
信号量机制例题：过独木桥
• 某条河上只有一座独木桥，以便行人过桥， 现在河的两边都有人要过桥，按照下面的 规则过桥，为了保证过桥安全，请用P，V 操作分别实现正确的管理。 过桥的规则：同一方向的可连续过桥，某方 向有人过桥时另一方向的人要等待。