进程的同步与通信

1.
习题6解答1

进程间的制约关系有三类：
读者之间允许同时读 读者与写者之间互斥 写者之间互斥。

解决上述三类的同步
读互斥变量rmutex，使读者互斥地访问共享变量
count 写互斥变量wmutex，用于写者与其它的互斥 共享变量count，用于记录当前读者的数目。
习题6解答2
分析：生产者—消费者问题的变形，两类产品
和两类消费者。
习题5解答

S=1; Sa=0; So=0; //盘子，苹果，桔子 father() { while(1) { p(S); 放水果； if (放桔子) v(So); else v(Sa); }
习题5解答(续)
son() { while(1) { p(So); 拿桔子; v(S); 吃桔子; }
习题2答案

有n个进程都要使用某个共享文件，但系统 限制最多m个进程（n>m>1）同时读文件。 用PV操作管理时信号量的值不可能变化为 （B）。
A) 1
B) n
C) m
D) m-n
习题3

以下活动属于互斥关系还是同步关系？
若干同学去图书馆借书 两队举行篮球赛 流水线生产的各道工序 商品生产和社会消费
习题7

有一个仓库，可以存放A和B两种产品，但 要求：
每次只能存入一种产品（A或B）； 2. -N < A数量-B数量 < M。 其中，N和M是正整数。试用P、V操作描述产 品A与B的入库过程。
1.
ห้องสมุดไป่ตู้
习题7解答

mutex=1; sa=M-1; sb=N-1; //允许sa个A入库 process() { while(1) { 取一个产品； if(取的是A产品) { p(sa); p(mutex); 产品入库; v(mutex); v(sb);

rmutex=1; wmutex=1; count=0; write() { while(1) { p(wmutex); 写文件; v(wmutex); }
习题6解答2(续)
reader() { while(1) { p(rmutex); if(count == 0) p(wmutex); count++; v(rmutex); 读文件; p(rmutex); count--; if(count == 0) v(wmutex); v(rmutex); } }
reader() { while(1) { p(s); p(rmutex); if(count == 0) p(wmutex); count++; v(rmutex); v(s); 读文件; p(rmutex); count--; if(count == 0) v(wmutex); v(rmutex); } }

b2=0; b3=0; b4=0; //Sn是否开始 S1() { … v(b2); v(b3); } S2() { p(b2); … v(b4); } S2 S3() { p(b3); … v(b4); } S4() { p(b4); p(b4); … }
S1
S3
S4
习题5

桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸 可向盘中放苹果或桔子，儿子专吃桔子， 女儿专吃苹果。规定当盘空时一次只能放 一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现 三人并发进程的同步。
习题9

在南开大学和天津大学之间有一条弯曲的 小路，其中从S到T一段路每次只允许一辆 自行车通过，但其中有一个小的安全岛M （同时允许两辆自行车停留），可供两辆 自行车已从两端进入 小路情况下错车使用， 如下图所示。试设计一个算法使来往的自 K L 行车均可顺利通过。
S M T
习题9解答

ST=1; TS=1; K=1; L=1; M=2;
次，读入各自的数据区内； m个缓冲区都满时，发送进程等待；没有可 度的消息时，接收进程等待。 试用P、V操作组织正确的发送和接收工作。
习题8分析

生产者—消费者的变形，可以把一组缓冲 区看成n2组缓冲区。每个发送者需要同时 写n2个缓冲区，接受者只需读自己对应的 缓冲区。
习题8解答

mutex=1; for(I=0; I<=n2-1; I++) { empty[i] = m; full[i] = 0; }
习题1答案

若P、V操作的信号量S初值为2，当前值为 -1，则表示有（B）个等待进程。 A) 0 B) 1 C) 2 D) 3
习题2

有n个进程都要使用某个共享文件，但系统 限制最多m个进程（n>m>1）同时读文件。 用PV操作管理时信号量的值不可能变化为 （ ）。
A) 1
B) n
C) m
D) m-n
习题10解答

a=0, b=1, c=1;
随身听，磁带，电池
mutex1=1, mutex2=1, mutex3=1;
(a,b),
(a,c), (b,c)的互斥
buy1=1, buy2=0, buy3=0, sale=0;
爱好者和老板同步
习题10解答（续）

P1() { while(1) { p(buy1); p(mutex1); b=b-1; c=c-1; v(mutex1); 听音乐; v(sale);
进程的同步与通信
操作系统习题课
知识概要
一次仅允许一个进程使用的资源称为临界 资源；对临界资源进行访问的程序段成为 临界区。 互斥

因共享某一公用资源而导不允许交叉执行。

同步
因直接制约关系，相互合作，互相等待。
知识概要（续）

P(S) S=S-1 if(S>=0) 继续运行 else 进程阻塞，进入 等待队列
习题10解答（续2）

P2() { while(1) { p(buy2); p(mutex2); a=a-1; c=c-1; v(mutex2); 听音乐; v(sale);
习题10解答（续3）

P3() { while(1) { p(buy3); p(mutex3); a=a-1; b=b-1; v(mutex3); 听音乐; v(sale);
习题5解答(续2)
daughter() { while(1) { p(Sa); 拿苹果; v(S); 吃苹果； }
习题6

多个进程共享一个文件，其中只读文件的 称为读者，只写文件的称为写者。读者可 以同时读，但写者只能独立写。请：
说明进程间的相互制约关系，应设置哪些信 号量？ 2. 用P、V操作写出其同步算法。 3. 修改上述的同步算法，使得它对写者优先， 即一旦有写者到达，后续的读者必须等待，而 无论是否有读者在读文件。
习题8解答（续）
send() { for(I=0; I<n2-1; I++) p(empty[i]); p(mutex); 将消息放入缓冲区; v(mutex); for(I=0; I<=n2-1; I++) v(full[i]);
习题8解答（续2）

receive(I) { p(full[i]); p(mutex); 将消息从缓冲区取出; v(mutex); v(empty[i]); }
习题7解答（续）
else { p(sb); p(mutex); 产品入库; v(mutex); v(pa); } }
}
习题8

进程A1,A2,…An1通过m个缓冲区向进程 B1,B2,…,Bn2不断发送消息。发送和接收 工作遵循如下规则：
每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓
冲区，缓冲区大小等于消息长度； 对每一个消息，B1,B2,…,Bn2都须各接受一
习题3答案

以下活动属于互斥关系还是同步关系？
若干同学去图书馆借书

互斥 互斥 同步
两队举行篮球赛

流水线生产的各道工序

商品生产和社会消费

同步
习题4

下图给出了四个进程合作完成某一任务的 前趋图，试说明这四个进程间的同步关系， 并用P、V操作描述它。 S1
S2
S3
S4
习题4解答

V(S) S=S+1 if(S>0) 继续执行 else 从等待队列中选择 一个进程，变为就绪， 原进程继续
知识概要（续2）

当一个过程包含公用和私用信号量时，P、 V原语的次序要非常小心。一般来讲，V语 言是释放资源，可以以任意次序出现；但P 语言如果次序混乱，会造成死锁。
习题1

若P、V操作的信号量S初值为2，当前值为 -1，则表示有（ ）个等待进程。 A) 0 B) 1 C) 2 D) 3
谢谢
tonan() { S p(TS); p(L); from T to L; p(M); enter M; v(L); p(K); from K to S; v(M); v(K); v(TS);
习题9解答（续2）
M T
习题10

有一间酒吧有三个音乐爱好者队列，第一 队的爱好者只有随身听，第二队只有音乐 磁带，第三队只有电池。而要听音乐要三 者齐备。酒吧老板一次出售三者中的任意 两者。一名爱好者听完后，酒吧老板才能 再一次出售三者中的任意两者，第二名爱 好者集其三者继续听，以此类推。试用P、 V原语操作正确解决这一买卖。
//第一个读者
//最后一个读者
习题6解答3

增加一个信号量s，用于在写进程到达后封锁后续的读者。 rmutex=1; wmutex=1; count=0; writer() { while(1) { p(s); p(wmutex); 写文件; v(wmutex); v(s); }