进程同步经典习题

1.某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。

若把一个购票者看作一个进程，请用PV操作实现管理。

解：定义一个信号量S，初值为20
parbegin
process pl(l=1,2,……)
begin
wait(S);
进入售票厅；
购票；
退出；
signal(S)
end
2.桌上有一空盘，允许存放一个水果，爸爸可向盘内放苹果，妈妈可向盘内放桔子，儿子专等吃盘内的桔子，女儿专等吃盘中的苹果，请用P、V 操作实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个并发进程的同步与互斥。

int S=1;int Sa=0;int Sb=0;
main()
{cobegin
father();
mather();
son();
daughter();
coend}
father() mather()
{while(1) { while(1)
{p(S); {p(S) ;
将一个苹果放入盘中将一个桔子放入盘中
V(Sa);} V(Sb);}
} }
son() daughter()
{ while(1) { while(1)
{p(Sb); { p(Sa);
从盘中取出桔子从盘中取出苹果
V(S);吃桔子；} V(S);吃苹果；}
}
3.生产围棋的工人不小心把相等数量的黑子和白子混装在一个盒子里，现在要用自动分拣系统把黑子和白子分开，该系统由两个并发执行的进程PA和PB组成，系统功能如下：
（1）PA专拣黑子，PB专拣白子；
（2）每个进程每次只拣一个子，当一个进程拣子时，不允许另一个进程去拣子；
（3）当一个进程拣一个子（黑或白）后，必须让另一个进程去拣一个子（白或黑）
请回答：①这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥
②写出PV操作管理时应定义的信号量及其初值。

③根据定义的信号量，写出用PV操作管理两个并发进程的程序
答：①两个进程之间是同步关系
②定义两个信号量S1和S2，初值为1和0
③process PA process PA
begin begin
repeat repeat
wait(S1) wait(S2)
拣黑子拣白子
signal(S2) signal(S1)
until false until false
end end
4.有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列出一个表目，包括座号、姓名，读者离开时要注销登记信息；假若阅览室共有100个座位。

试用信号量和PV操作来实现用户进程的同步算法。

解：设置如下3个信号量
seat：表示阅览室中空座位数，其初值为100.
readers：记录阅览室中的读者数，其初值为0.
mutex：互斥信号量（对于读者而言，阅览室是一个临界资源，任何时刻最多只有一位读者填写登记表或撤销登记表），初值为1.
对应的算法描述如下：
semaphore seats=100；
semaphore readers=0；
semaphore mutex=1；
main（）
{
cobegin
{
读者进入阅览室进程readerini(i=1,2,…,n)
while(true)
{
p(seats); //递减空座位数
p(mutex);
填写登记表
进入阅览室；
v(mutex); //允许其他读者访问阅览室
v(readers); //递增读者数
}
读者离开阅览室进程readerouti (i=1,2, …,n)
while(true)
{
p(readers);
p(mutex);
撤销登记；
离开阅览室；
v(mutex);
v(seats);
}
}
coend
}
解法二：
解：var name:array[1..100]of A
A=record
number:integer;
name:string;
end
for i:=1 to 100 do
{A[i].number:=i;A[i].name:=null;}
mutex,seatcount:semaphore;
mutex:=1;seacount:=100;
cobegin
process readeri(var readername:string)(i=1,2…)
begin
p(seatcount);
p(mutex);
for i:=1 to 100 do i++
if A[i].name=null then A[i].name:= readername;
reader get the seat number=i;
v(mutex);
进入阅览室座位号i,坐下读书；
p(mutex);
A[i].name:=null;
V(mutex);
V(seatcount);
离开阅览室;
end
coend
5.三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N（N>0）个单元的缓冲区。

P1每次用produce()生成一个正整数并用put()送入缓冲区某一空单元中；P2每次用getodd()从缓冲区中取出一个奇数并用countodd()统计奇数个数；P3每次用geteven()从缓冲区中取出一个偶数并用counteven()统计偶数个数。

请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义。

要求用伪代码描述。

[2009
年全国考研试题]
解：缓冲区是一互斥信号量，因此设互斥信号量mutex
P1、P2因为奇数的设置与取用而同步，设同步信号量odd；P1、P3因为偶数的设置与取用而同步，设同步信号量even；P1、P2、P3因为共享缓冲区，设同步信号量empty。

semaphore mutex=1; //缓冲区互斥信号量
semaphore odd=0, even=0 ; //奇数、偶数进程的同步信号量
semaphore empty=N ; //空缓冲区单元个数信号量
main( )
cobegin{
process P1
while(true){
number=produce();
p(empty); //递减空缓冲区的单元个数
p(mutex); //互斥访问缓冲区
put( );
v(mutex); //恢复访问缓冲区
if number%2==0 v(even); //为偶数允许取偶数
else v(odd); //为奇数允许取奇数
}
process P2 process P3
while(true){ while(true){
p(odd); //互斥奇数p(even);
p(mutex); //互斥访问缓冲区p(mutex);
getodd( ); getevend( );
v(mutex); //恢复访问缓冲区v(mutex);
v(empty); //递增空缓冲区的单元个数v(empty);
countodd(); } counteven();}
}
coend。