操作系统 第二章部分答案

{
P (empty);//没有座位则离开
P(mutex);//进入临界区
填写登记表;
进入阅览室读书;
V(mutex);//离开临界区
V(full);//释放一个读者资源
}
}
process getout () //读者“注销”登记、离开阅览室的进程
{
while(1)
{
P(full); //阅览室是否有人在读书（是否存在有人的座位）
V(empty); //向R发出信号，使进程R又可以向缓冲区B读入一个整数
}
}
coend
因此，设置算法所涉及的三个信号量：empty资源信号量——表示阅览室里的空座位的数目，初值为100；full资源信号量——表示阅览室里有人的座位的数目（或表示阅览室里的读者的数目），初值为0；mutex互斥信号量——表示对登记表这个临界资源的互斥访问，初值设为1。
使用信号量机制对读者“进入”阅览室和“注销”登记之间的同步算法描述如下：
countA=countA+1; //当B方向上没有行人过桥时，则A方向上的行人可以过独木桥。因此A方向上已在独木桥上的行人数增加1个
V(MA); //退出临界区
过桥；//A方向上的行人通过独木桥
P(MA); //实现对临界资源countA的互斥访问
countA=countA-1; //当A方向上的行人已经通过了独木桥时，则A方向上在独木桥上的行人数需要减少1个
那么这个进程就完成了。
30．一个阅览室共有100个座位，用一张表来管理，每个表目记录座位号和读者姓名。读者进入时要先在表上登记，离开时要注销登记。试写出读者“进入”和“注销”之间的同步算法。
答：读者的动作有两个，一是填表进入阅览室读书，这时要考虑阅览室里是否有座位；二是读者阅读完毕，需要注销登记再离开阅览室，这时的操作要考虑阅览室里是否有读者存在。读者在阅览室读书时，由于没有引起资源的变动，不算动作变化。
答：需要设置3个信号量：
（1）信号量empty用于表示进程R可向缓冲区B中读入的整数个数，初值为1，表示进程R能读入一个整数到缓冲区B中。
（2）信号量SW1的初值为0，表示开始时缓冲区B中没有奇数可供进程W1读取。SW1控制R与W1之间的同步。
（3）信号量SW2的初值为0，表示开始时缓冲区B中没有偶数可供进程W2读取。SW2控制R与W2之间的同步。
1.P(S1)：S1.value = S1.value - 1 = -1 < 0，那么司机进程就自己阻塞起来，等待售票员进程，售票员关车门。
2.V(S1)：S1.value = S1.value + 1 = 0 <= 0，唤醒司机进程，那么司机就开始启动汽车、正常行车；在此期间，售票员也可以同时进行售票。
P(mutex);//进入临界区
注销登记；
离开阅览室；
V(mutex); //离开临界区
V(empty); //释放一个座位资源
}
}
coend
32.假定有3个进程R、W1、W2共享一个缓冲区B，B中每次只能存放一个整数。进程R从输入设备读入一个数进缓冲区B。若读入的是奇数，则由进程W1取出打印；若读入的是偶数，则由进程W2取出打印。规定不能重复从B中取数打印。试写出同步算法。
B=x;//把读入到变量x中的整数赋值给缓冲区B
if(x%2==1)
V(SW1); //如果读入的是奇数，则向进程W1发出信号
else
V(SW2); //如果读入的是偶数，则向进程W2发出信号
}
}
process W1()
{
int y;
while(1)
{
P(SW1); //收到R发过来的信号，已产生一个奇数
答：在汽车行驶过程中，司机活动与售票员活动之间的同步关系为：售票员关车门后，向司机发开车信号，司机接到开车信号后启动汽车，在汽车正常行驶过程中售票员售票，到站时司机停车，售票员在车停后开车门让乘客上下车。因此司机启动汽车的动作必须与售票员关车门的动作取得同步，而售票员开车门的动作也必须与司机到站停车的动作取得同步。
使用信号量机制对这三个进程的同步算法描述如下：
Semaphore empty,SW1,SW2;//首先定义3个信号量
empty.value=1;SW1.value=0;SW2.value=0;
cobegin
process R()
{
int x;
while(1)
{
从输入设备上读一个整数到x；
P(empty); //判断进程R能否向缓冲区B中读入一个整数。如果不可以，则R进程阻塞起来等待。否则，继续向下执行。
cobegin
process A_direction_cross_bridge_person//A方向上过独木桥的行人进程
{
P(MA); //实现对临界资源countA的互斥访问
//当A方向上没有行人过独木桥时，这时有可能存在B方向上的行人在过独木桥。
if (countA == 0)
P(mutex); //如果当前独木桥正在被使用，说明B方向上的行人正在过桥，则A方向上的行人必须等待。
y=B; //取出缓冲区B中的奇数到变量y中
打印y中的数;
V(empty); //向R发出信号，使进程R又可以向缓冲区B读入一个整数
}
}
process W2()
{
int z;
while(1)
{
P(SW2); //收到进程R发过来的信号，已产生一个偶数
z=B; //取出缓冲区B中的偶数到变量z中
打印z中的数;
V(MB); //退出临界区
过桥；//B方向上的行人通过独木桥
P(MB); //实现对临界资源countB的互斥访问
countB=countB-1; //当B方向上的行人已经通过了独木桥时，则B方向上在独木桥上的行人数需要减少1个
if(countB==0) //如果B方向上在独木桥上的行人数减少到0，则
3.P(S2)：S2.value = S2.value - 1 = -1 < 0，那么售票员在售完票后，售票员进程就会自己阻塞起来，等待司机进程。这样就能避免当司机还没到站停车时，售票员就已经将车门打开了。而这是不允许的。
4.V(S2)：S2.value = S2.value + 1 = 0 <= 0，司机到站停车之后，就唤醒售票员进程，那么售票员就开启车门让乘客上下车。
在本题中，应设置两个信号量S1和S2。S1表示是否允许司机启动汽车（或表示售票员是否已经关好车门），其初值为0；S2表示是否允许售票员开门（或表示司机是否已经到站停车了），其初值为0.
采用信号量机制描述司机与售票员之间的同步算法如下：
Semaphore S1,S2;//首先定义两个信号量S1和S2
S1.value=0; S2.value=0;
Semaphoreempty,full,mutex;//首先定义两个资源信号量empty、full和一个互斥信号量mutex
empty.value=100;full.value=0;mutex.value=1;
cobegin
processgetin() //读者“进入”阅览室的进程
{
while(1)
(2)以下使用信号量机制对A方向上的行人过桥和B方向上的行人过桥的算法进行描述：
int countA, countB;
countA = 0; countB = 0;
Semaphore MA,MB,mutex; //定义了三个互斥信号量
MA.value=1; MB.value=1; mutex.value=1;
if(countA==0) //如果A方向上在独木桥上的行人数减少到0，则
V(mutex); //需要释放独木桥临界资源，唤醒第一个由于在等待独木桥而处于等待状态的B方向上过独木桥的行人进程（如果此进程存在）
V(MA); //退出临界区
}
process B_direction_cross_bridge_person//B方向上过独木桥的行人进程
{P(S[2]); P4; V(S[5]);}
{P(S[4]); P5; V(S[6]);}
{P(S[5]); P(S[3]);P6; V(S[7]);}
{P(S[7]);P(S[6]);P7;}
coend
}
29.在公共汽车上，司机的活动描述为：启动汽车、正常行车、到站停车；售票员的活动描述为：关车门、售票、开车门；试写出司机与售票员之间的同步算法。
cobegin
process driver() process conductor()
{ {
while(1) while(1)
{ {
P(S1);关车门;
启动汽车; V(S1);
正常行车;售票;
到站停车; P(S2);
V(S2);开车门;
}上下乘客;
}
} }
coend
我们来分析这个过程，首先将信号量S1和S2的初值都设为0.然后进行以下分析：
for(int i=0;i<8;i++) S[i].Value=0;
process PP()
{
cobegin//伪代码cobegin和coend表示夹在它们之间的语句可以并发执行
{P1;V(S[1]);}
{P2;V(S[0]);}
{P(S[0]); P(S[1]); P3; V(S[2]); V(S[3]); V(S[4]);}
{
P(MB); //实现对临界资源countB的互斥访问
//当B方向上没有行人过独木桥时，这时有可能存在A方向上的行人在过独木桥。
if (countB==0)
P(mutex); //如果当前独木桥正在被使用，说明A方向上的行人正在过桥，则B方向上的行人必须等待。
countB=countB+1; //当A方向上没有行人过桥时，则B方向上的行人可以过独木桥。因此B方向上已在独木桥上的行人数增加1个
V(mutex); //需要释放独木桥临界资源，唤醒第一个由于在等待独木桥而处于等待状态的A方向上过独木桥的行人进程（如果此进程存在）
V(MB); //退出临界区
}
coend
27.有7个并发执行的进程Pi（i=1,2, …,7），若希望它们按照如下图所示的次序执行，试写出进程并发执行的算法。
Semaphore S[8]; //定义一个大小等于8的结构型信号量数组
26.假定有如下独木桥问题：过桥时，同一方向的行人可连续过桥，当某一方向有人过桥时，另一方向的行人必须等待；当某一方向无人过桥时，另一方向的行人可以过桥。试用信号量机制解决。
答：
(1)将独木桥的两个方向分别标记为A和B。用整型变量countA和wenku.baidu.comountB分别表示A、B方向上已在独木桥上的行人数，初值都设置为0。需要设置三个初值都为1的互斥信号量：MA用来实现对countA的互斥访问，MB用来实现对countB的互斥访问，mutex用来实现两个方向的行人对独木桥的互斥使用。