第3章练习解答

下乘客
例5：设有三个并发进程R，M，P。它们共享同一 只能放一个记录的缓冲区。进程R向缓冲区以记 录为单位输入数据；M在缓冲区加工数据；P把加 工数据取出打印，请设计正确执行的P，V操作程 序。
解：设置信号量三个，初值为Sr=1，Sm=0,Sp=0. 则程序如下：
进程R
进程M
进程P
P(Sr)
P(Sm)
进程P1
进程P2
P(S)
P(S)
向盘中放苹果
向盘中放桔子
V(S1)
V(S2)
进程P3 P(S1)
取盘中苹果 V(S)
进程P4 P(S2) 取盘中桔子 V(S)
例4：设某公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：
司机：
售票员：
启动车辆
上乘客
正常行车
关车门
到站停车
售票
开车门
下乘客
பைடு நூலகம்
在汽车不断地到站，停车、行驶过程中，这两个活动有什么
例1：有一只铁笼子,每次只能放入一只动物,猎人向 笼中放入老虎,农民向笼中放入羊,野生动物园等待 取笼中的老虎,饭店等待取笼中的羊,试用P.V操作
写出能同步执行的程序.
解：这是两个生产者和两个消费者共享只能存放一 件产品的缓冲区，利用P.V操作编程如下：
猎人进程 农民进程 动物园进程 饭店进程
P(S) 放入虎
P(S) 放入羊
P(S1) 取老虎
P(S2) 取羊
V(S1) V(S2)
V(S)
信号量初值：S=1,S1=0,S2=0
V(S)
但如果要编程，可编程如下： begin S, S1, S2:Semaphore; S:=1;S1:=0;S2:=0; cobegin process hunter
begin repeat
B0S1=2：B0S2=1：B1S1=2：B1S2=0：B2S1=2：B2S1=0
也可增加互斥信号量，P0，P1互斥使用B0
P1，P2互斥使用B1， P2，P0互斥使用B2
COBEGIN P0： BEGIN
P(B0S2); 从B0取一个数据
V(B0S1) 加工
P(B1S1) 将加工结果送B1
V(B1S2); END
进程P1 P(S1) 拣一白子
V(S2)
进程P2 P(S2)
拣一黑子
V(S1)
例3：桌上有一只盘子，每次只能放入一个水果，进 程向盘中放苹果，进程向盘中放桔子，进程取走 盘中苹果，进程取走盘中桔子。试用P，V操作写 出它们能正确执行的程序。
解：设信号量S的初值1，信号量的S1和 S2初值均 为0。程序如下：
同步关系？用P,V操作编制同步程序。
▪ 解：设P1为司机进程，P2为售票员进程，信号量S1表车 开，S2表车停，假定汽车初始状态为停车状态，信号量初 值S1:=0,S2:=0.则同步程序如下：
进程P1 P(S1)
进程P2 上乘客
启动车辆
关车门
行车 到站停车
V(S1) 售票
V(S2)
P(S2)
开车门
cobegin end
例2：在一个盒子里，混装了数量相同的围棋白子和 黑子。现要由进程和把白子和黑子分开。拣白子， 拣黑子，规定每个进程每次只拣一子，当一进程 不在拣子时，不允许另一个进程去拣，当一进程 拣了一子时，必须让另一进程接着去拣。试用P.V 操作写出这两个进程正确执行的程序。
解：由规定，每进程每次只拣一子，且每次只能一 进程拣子，故两进程互斥进入，但每进程拣一子 后，另一进程必须进入拣子。则其实是同步问题， 故设置两信号量S1、S2,如果先让P1拣白子，则 信号量初值S1=1,S2=0,两并发进程程序如下：
B0 P0
P2
B1
B2 P1
解：这是一个生产者和消费者问题，每个进程既是生 产者又是消费者。为此应设立6个信号量：B0S1， B0S2，B1S1，B1S2，B2S1，B2S1，分别代表B0， B1，B2中是否有空缓冲区和数据。
B0S1，B0S2，B1S1，B1S2，B2S1，B2S1：semaphore
SEMAPHORE Vb,Vc,Vd,S,R Vb=0;Vc=0;Vd=0;S=1;R=0 COBEGIN 发送进程： BEGIN L:P(S)
have a tiger P(S) put a tiger V(S1) forever end process peasant begin repeat have a goat P(S) put a goat V(S2) forever end
process hotel begin repeat P(S2) get a goat V(S) eat a goat forever end process zoo begin repeat P(S1) get a tiger V(S) get a tiger forever end
P(Sp)
数据→缓冲区 处理数据 打印→数据
V(Sm)
V(Sp)
V(Sr)
例1：如图所示的工作模型中，有3个进程P0，P1，P2和 三个缓冲区B0，B1，B2。进程之间借助于相邻缓冲区进 行消息传递：每个进程每次从缓冲区中取一条消息，经加工 处理后送入另一个缓冲区中，三个缓冲区分别可存放3、2、 2个消息。初始时，仅缓冲区0有一个消息。试用P、V操作 写出三个进程之间的同步及互斥流程。
P1： BEGIN
P(B1S2); 从B1取一个数据
V(B1S1) 加工
P(B2S1) 将加工结果送B2
V(B2S2); END
P2： BEGIN
P(B2S2); 从B2取一个数据
V(B2S1) 加工
P(B0S1) 将加工结果送B0;
V(B0S2); END COEND
例6：设有四个进程A、B、C、D，进程A通过一个 缓冲区不断向进程B、C、D发送消息，A每向缓 冲区发送一个消息后，必须等进程B、C、D都取 走后才可以发送下一消息。B、C、D对A送入的 每一个消息各取一次，试用P、V操作实现他们的 正常通信。
解答：由于缓冲区的容量只能存放一个产品，应使 所生产的每一个产品都能被接受者取走又不能取 重。故应设三个同步信号量Vb,Vc,Vd,用来制约三 个接收者，每当进程A送一消息到缓冲区时，对 三个信号量执行V操作，仅当三个接收者都取走 后，才能送下一个产品，设一个代表缓冲区可用 量的信号量S，制约发送进程。再设一个计数器R 和互斥信号量mutex，R记录三个接收者是否已取 走，信号量mutex用来使三者互斥访问R.用PV操 作实现它们之间通信的算法描述如下：