操作系统关于PV操作

1.读写操作1、、设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。

卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后在搬到缓冲区B2中，并在打印机上印出，问：①系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？②这些进程间有什么样的相互制约关系？③用P、V操作写出这些进程的同步算法。

①系统可设三个进程来完成这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入到缓冲区B1中；C进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2中；P进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。

②R进程受C进程影响，B1放满信息后R进程要等待——等C进程将其中信息全部取走，才能继续读入信息；C进程受R进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们，且B2被取空后C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束：B2中信息放满后P进程才可从中取出它们,进行打印。

③信号量含义及初值：B1full——缓冲区B1满，初值为0；B1empty——缓冲区B1空，初值为0；B2full——缓冲区B2满，初值为0；B2empty——缓冲区B2空，初值为0；R进程C进程P进程B1B22、用P.V操作处理生产者和消费者问题如下：mutex初值为1；empty初值为n；full初值为0生产者消费者L1：生产产品 L2：P（full）P（empty） P（mutex）P（mutex）取出产品产品装入缓冲区 V（empty）V（full） V（mutex）V（mutex） GOTO L2GOTO L1（1）信号量mutex,empty,full的作用是什么？（2）为什么P操作的顺序不能调换？（1）mutex起互斥作用，empty与full为同步作用。

（2）假设进程处于如下运行状态：缓冲区暂时无进程申请，故mutex＝1。

缓冲区无空单元，即empty＝0，此时生产者进程要放产品，若P（empty）与P（mutex）位置颠倒，先执行P（mutex），顺利通过，再执行P（empty），被阻塞，且该进程不会释放临界区资源，使消费者进程无法进入缓冲区，就不能取走产品，最终导致死锁3、设公共汽车上，司机、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假设售票员关车门后司机才可启动车辆，到站停车后售票员方可开车门，在汽车不断到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用P.V操作实现它们的同步。

定义信号量stop，run初值为0。

司机售票员L1：P（run） L2：上乘客启动车辆关车门正常行车 V（run）售票到站停车 P（stop）V（stop）开车门GOTO L1 下乘客GOTO L24.某数据库有一个写进程，n个读进程，它们之间读、写操作的互斥要求是：（1）写进程正在写该数据库时，不能有其他进程读该数据库；（2）读进程之间不互斥，可以同时读该数据库；（3）如果有若干进程正在读该数据库，一个写进程在等待写，则随后欲读的进程不能读该数据库，需让写进程先写。

用P.V操作描述这一组进程的互斥工作过程。

答：设置：we记录是否有写进程访问请求，当后来到达的读进程发现wc＝1，则该读进程循环等待。

Rc是计数器，记录正在访问数据库的读进程个数，rc，wc的初值为0。

Wr 为互斥访问数据库的信号量，初值为1；mutex为互斥访问rc的信号量，初值为1。

读进程与写进程如下：读进程写进程while（wc＝1）do skip wc 1P（mutesx） P（wr）rc rc+1 写数据if（rc＝1）then P（wr） wc 1V（metex） V（wr）读数据P（mutesx）rc rc-1if（rc＝0）then V（wr）V（mutex）5. 图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。

要几个程序？有多少个进程？（答：一个程序；为每个读者设一个进程）（1）当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞）（2）当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。

解（1 )设信号量：S=100; MUTEX=1P(S)P(MUTEX)登记V(MUTEX)阅读P(MUTEX)注销V(MUTEX)V(S)解(2)设整型变量COUNT=100;信号量：MUTEX=1;P(MUTEX);IF (COUNT==0){ V(MUTEX);RETURN;}COUNT=COUNT-1;登记V(MUTEX);阅读P(MUTEX);COUNT=COUNT+1;V(MUTEX);RETURN;6. 有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现：（1）每次只允许一个人过桥；（2）当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。

（3）当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。

（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。

（1）解设信号量MUTEX=1P (MUTEX)过桥V (MUTEX)(2)解设信号量：MUTEX=1 (东西方互斥)MD=1 (东向西使用计数变量互斥)MX=1 (西向东使用计数变量互斥)设整型变量：CD=0 (东向西的已上桥人数)CX=0 (西向东的已上桥人数)从东向西：P (MD)IF (CD=0){P (MUTEX) }CD=CD+1V (MD)过桥P (MD)CD=CD-1IF (CD=0){V (MUTEX) }V (MD)从西向东：P (MX)IF (CX=0){P (MUTEX) }CX=CX+1V (MX)过桥P (MX)CX=CX-1IF (CX=0){V (MUTEX) }V (MX)(3) 解：从东向西的，和（2）相同；从西向东的和（1）相同。

7. 有一个俱乐部，有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，甲负责送烟，乙负责送火，无顾客请求时，服务员睡眠。

顾客自己不能带烟和火，当顾客要抽烟时，可请求服务员送烟和火，烟和火还未送到时，顾客必须等待。

设信号量：SY, SH,CY,CH:初值都为0甲服务员REPEATP(SY)送烟V(CY)UNTIL FALSE乙服务员REPEATP(SH)送火V(CH)UNTIL FALSE顾客V(SY) /*（请求送烟）*/V(SH) /*（请求送火）*/P(CY) /* (等烟) */P(CH) /* (等火) */抽烟8.一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘；（1）当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。

当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。

解设信号量：SE=1 (空盘子)；SA＝0 （放了苹果的盘子）；SB=0 (放了香蕉的盘子)父亲REPEAT剥香蕉P(SE)放香蕉V(SB)UNTIL FALSE母亲REPEAT削苹果P(SE)放苹果V(SA)UNTIL FALSE儿子P(SA)拿苹果V(SE)吃苹果女儿P(SB)拿香蕉V(SE)吃香蕉（2）把（1）改为：儿子要吃苹果时，请母亲放苹果，女儿要吃香蕉时，请父亲放香蕉，（还是盘子为空时才可以放）。

（2）解：再增加两个信号量：SF=0, SM=0父亲REPEATP(SF)剥香蕉P(SE)放香蕉V(SB)UNTIL FALSE母亲REPEATP(SM)削苹果P(SE)放苹果V(SA)UNTIL FALSE儿子V(SM)P(SA)拿苹果V(SE)吃苹果女儿V(SF)P(SB)拿香蕉V(SE)吃香蕉9.有一个超市，最多可容纳N个人进入购物，当N个顾客满员时，后到的顾客在超市外等待；超市中只有一个收银员。

可以把顾客和收银员看作两类进程，两类进程间存在同步关系。

写出用P;V操作实现的两类进程的算法（2003年系统设计员考试的题目）解：设信号量：S=0，C=0 (顾客与收银员的同步信号量)，M=N收银员P(S)收银V(C)顾客P(M)进入店内购物V(S)P(C)V(M)10.有一个理发店，店内共有20个座位供顾客等待理发，（进入理发店的顾客，都在此座位上等待理发，正在理发的顾客不占用此座位），当20个座位坐满了，后到的顾客不等待，立即回家。

当没有顾客时，理发师睡眠等待。

解：设信号量：S=0.C=0,MUTEX=1设整型变量 SM=20理发师REPEATP(S) -------如无顾客，理发师等待V(C) 叫一个顾客理发理发UNTIL FALSE顾客P(MUTEX)IF (SM=0){ V(MUTEX)――――满座，离开，回家RETURNELSESM=SM-1―――――空座位数减1V(MUTEX)}V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他P(C) ———————等理发师叫自己理发P(MUTEX)SM=SM+1―――――被叫到，释放一个空的座位V(MUTEX)接受理发如果此题改为：满座时，顾客等待空座位：则顾客进程的程序修改如下：把SM设为信号量 SM=20顾客P(SM) ---------------------申请一个座位，无则等待V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他P(C) ———————等理发师叫自己理发V(SM)接受理发11.一个盒子，内有黑白两种棋子（数量相等），甲每次从盒子中取出一颗黑子，乙每次从盒子中取出一颗白子，一人取了棋子后，必须等另一方取过棋子方可再取，（可假设甲先取）。

解：设信号量：SJ=1,SY=0甲REPEATP(SJ)取一颗黑子V(SY)UNTIL 盒子中无黑子乙REPEATP(SY)取一颗白子V(SJ)UNTIL 盒子中无白子12.按要求完成下面的程序。

设有三个进程，input进程、compute进程和output进程；它们通过共享一个缓冲区buf的合作关系如下：（1）input进程每次输入数据后，把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印；（2）comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算，并当output进程把输入数据打印完成后，把计算结果送入buf供output进程打印；（3）output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。

解：设信号量：sa=1,sb=sc=sd=0, 请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V 操作的语句填入下面的程序。

procedure inputbeginlocal datarepeatget(data); /*输入数据到data*/p(sa);buf=data;(1)V ( sc )v(sb);until falseend;procedure computebeginlocol datarepeat(2)P ( sb )data=buf;计算data并把结果保存在data;(3)P ( sd )buf=data;v(sc);until falseend;procedure outputbeginlocal datarepeatP(sc)打印buf;(4)V ( sd )p(sc)打印buf;v(sa);until falseend;。