操作系统PV操作经典例题与答案
操作系统PV操作经典一百题
procedure reader_i
begin // i=1,2,?.
P(rwmutex); //读者、写者互斥
P(rmutex);
V(rwmutex); // 释放读写互斥信号量,允许其它读、写进程访问资源
读数据;
V(rmutex);
end
procedure Writer_j
我们需要分两种情况实现该问题:
读优先: 要求指一个读者试图进行读操作时,如果这时正有其他读者在进行操作,他可直接开始读操作,而不需要等待。
写优先: 一个读者试图进行读操作时,如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作,他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。
The P,V code Using Pascal
3)写者优先于读者(一旦有写者,则后续读者必须等待,唤醒时优先考虑写者)
如果读者数是固定的,我们可采用下面的算法:
rwmutex:用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据
rmutex: 该信号量初始值设为10,表示最多允许10个读者进程同时进行读操作
var rwmutex, rmutex : semaphore := 1, 10 ;
操作系统P V题解
第一章 The P,V Theorem
在操作系统理论中有一个非常重要的概念叫做P,V原语。在我们研究进程间的互斥的时候经常会引入这个概念,将P,V操作方法与加锁的方法相比较,来解决进程间的互斥问题。实际上,他的应用范围很广,他不但可以解决进程管理当中的互斥问题,而且我们还可以利用此方法解决进程同步与进程通信的问题。
Figure 1.1: producer-consumer problem
经典PV操作问题详解(最全面的PV资料)
经典P、V操作问题详解lionxcat@一、基本概念1. 信号量struct semaphore{int value; // 仅且必须附初值一次,初值非负PCBtype* wait_queue; // 在此信号量上阻塞的进程队列} S; // 信号量实例为S2. P、V操作P(S){S := S-1;if (S<0)调用进程自己阻塞自己,等待在S的等待队列末尾;}V(S){S := S+1;if (S≤0)从S等待队列头释放一进程就绪在就绪队列尾;调用进程继续执行;}3. 使用方法(i). P、V操作成队出现,处理互斥时出现在同一进程中;处理同步时出现在不同进程中。
(ii). 同步P先于互斥P调用,V的顺序无关。
4. 另类P、V操作导致的问题(或信号量的栈实现方法或漏斗法)[习题P174-23]某系统如此定义P、V操作:P(S): S = S-1; 若S<0,本进程进入S信号量等待队列的末尾;否则,继续执行。
V(S): S=S+1; 若S≤0,释放等待队列中末尾的进程,否则继续运行。
(1)上面定义的P、V操作是否合理?有什么问题?(2)现有四个进程P1、P2、P3、P4竞争使用某一个互斥资源(每个进程可能反复使用多次),试用上面定义的P、V操作正确解决P1、P2、P3、P4对该互斥资源的使用问题。
答:(1)不合理:先进后出;可能“无限等待”,即等待队列头的进程得不到释放。
(2)思路:令每个信号量上的等待队列中始终只有一个进程。
解决方案如下:(n个进程)n个进程至多有n-1个等待。
设置n-1个信号量,每个进程阻塞在不同的信号量上,使每个等待队列至多有一个进程等待。
用循环模拟队列。
Procedure_i(){int j;DO_PRE_JOB();for(j=n-2; j>=0; j--)P(S[j]);DO_JOB_IN_CRITICAL_SECTION();for(j=0;j<=n-2;j++)V(S[j]);……}二、经典进程同步问题总述:进程同步问题主要分为以下几类:一(生产者-消费者问题);二(读者写者问题);三(哲学家就餐问题);四(爱睡觉的理发师问题);五(音乐爱好者问题);六(船闸问题);七(红黑客问题)等。
操作系统 PV操作习题答案
4有三个并发进程,R负责从输入设备读入信息并传送给M,M将信息加工并传送给P,P将打印输出,写出下列条件下的并发程序:单缓冲区,缓冲区信号量初值mutex1=1; mutex2=1;buffeR-M // R 和M之间的bufbufferM_P // M 和P之间的buf另外R 自己的缓存区data_buf1,另外M 自己的缓存区data_buf2,另外P 自己的缓存区data_buf3,Procedure R:beginwhile true dodata_buf1 = 读入数据P(mutex1);buffeR-M = data_buf1;V(mutex1);endend;Procedure M:beginwhile true doP(mutex2);P(mutex1);Data_buf2 = bufferR_M;处理Data_buf2;BufferM_P = data_buf2V(mutex1);V(mutex2);endend;Procedure P:beginwhile true doP(mutex2);Data_buf3:= BufferM_P;V(mutex2);V(empty);打印输出数据endend;双缓冲区,缓冲区信号量初值mutex1=1; mutex2=1; Empty1 = 2, full1 = 0; empty2=2, full2=0; buffeR-M[2] // R 和M之间的buf,有两个bufferM_P[2] // M 和P之间的buf 有两个另外R 自己有缓存区data_buf1,另外M 自己有缓存区data_buf2,另外P 自己有缓存区data_buf3,var:i,j,k,nProcedure R:beginwhile true dodata_buf1 = 读入数据P(empty1)P(mutex1);buffeR-M[i] = data_buf1;i=(i+1)mod 2;V(mutex1);V(full1)endend;Procedure M:beginwhile true doP(full1);P(mutex1);Data_buf2 = bufferR_M[j];j=(j+1) mod 2V(mutex1);P(empty1);处理Data_buf2;P(empty2);P(mutex2)BufferM_P[k] = data_buf2;k=(k+1) mod 2V(mutex2);V(full2);endend;Procedure P:beginwhile true doP(full2);P(mutex2);Data_buf3:= BufferM_P[n];n=(n+1) mod 2V(mutex2);V(empty2);打印输出数据endend;设有三个进程A、B、C,其中A与B构成一对生产者与消费者(A为生产者,B为消费者),共享一个由n个缓冲块组成的缓冲池;B与C也构成一对生产者与消费者(此时B为生产者,C为消费者),共享另一个由m个缓冲块组成的缓冲池。
操作系统PV操作的作业参考答案
关于调度算法【例1】下表给出作业l,2,3的提交时间和运行时间。
采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法,试问作业调度次序和平均周转时间各为多少?(时间单位:小时,以十进制进行计算。
)分析解这样的题关键是要根据系统采用的调度算法,弄清系统中各道作业随时间的推进情况。
我们用一个作业执行时间图来形象地表示作业的执行情况,帮助我们理解此题。
采用先来先服务调度算法,是按照作业提交的先后次序挑选作业,先进入的作业优先被挑选。
然后按照“排队买票”的办法,依次选择作业。
其作业执行时间图如下:采用短作业优先调度算法,作业调度时根据作业的运行时间,优先选择计算时间短且资源能得满足的作业。
其作业执行时间图如下:由于作业1,2,3是依次到来的,所以当开始时系统中只有作业1,于是作业1先被选中。
在8.0时刻,作业1运行完成,这时系统中有两道作业在等待调度,作业2和作业3,按照短作业优先调度算法,作业3只要运行1个时间单位,而作业2要运行4个时间单位,于是作业3被优先选中,所以作业3先运行。
待作业3运行完毕,最后运行作业2。
作业调度的次序是1,3,2。
另外,要记住以下公式:作业i的周转时间T i=作业完成时间-作业提交时间系统中个作业的平均周转时间,其中Ti为作业i的周转时间。
解:采用先来先服务调度策略,则调度次序为l、2、3。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0 平均周转时间T=(8+11.6+12)/3=10.53采用短作业优先调度策略,则调度次序为l、3、2。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6 平均周转时间T=(8+8+12.6)/3=9.53思考题1请同学们判断这句话:作业一旦被作业调度程序选中,即占有了CPU。
pv操作的一些习题
Main(0
Cobegin{
Father()
{while(1)
{p(empty);
P(mutex);
1、进程P0和P1的共享变量定义及其初值为:
boolean falg[2];
int turn=0;fal[0]=FALSE; falg[1]=FALSE;
若进程P0和P1访问临界资源的类C伪代码实现如下:
则并发执行进程P0和P1时产生的情形是【全国联考2010】
A.不能保证进程互斥进入临界区、会出现“饥饿”现象
答案:设置6个信号量full1、empty1、B-M1、full2、empty2、B-M2,它们的含义和初值如下:
1)full1表示Buff1是否有数据,初值为0;
2)empty1表示Buff1有空间,初值为m;
3)B-M1表示Buff1是否可操作,初值为1;
4)Full2表示Buff2是否有数据,初值为0;
5)Empty2表示Buff2有空间,初值为n;
6)B-M2表示Buff2是否可操作,初值为1;
<PUT类进程>
{
repeat
P(empty1);/*判断Buff1是否有空间,没有则等待*/
P(B-M1);/*是否可操作Buff1*/
PUT;
V(B-M1);/*设置Buff1可操作标志*/
V(full1);/*设置Buff1有数据的标志*/
GET;
V(B-M2);/*设置Buff2可操作标志*/
计算机操作系统PV操作例题
问题1一个司机与售票员的例子在公共汽车上,为保证乘客的安全,司机和售票员应协调工作:停车后才能开门,关车门后才能行车。
用PV操作来实现他们之间的协调。
S1:是否允许司机启动汽车的变量S2:是否允许售票员开门的变量driver()有三个进程R、M、P,它们共享一个缓冲区。
R负责从输入设备读信息,每次读出一个记录并把它存放在缓冲区中:M在缓冲区加工读入的记录;P把加工后的记录打印输出。
输入的记录经加工输出后,缓冲区中又可存放下一个记录。
请用P、V操作为同步机构写出他们并发执行时能正确工作的程序。
答:三个进程共用一个缓冲区,他们必须同步工作,可定义三个信号量:S1:表示是否可把读人的记录放到缓冲区,初始值为1.S2:表示是否可对缓冲区中的记录加工,初始值为0.S3:表示记录是否加工好,可以输出,初始值也为0.三个进程可如下设计:BeginS1,S2,S3:semaphore;S1:=l;S2:=S3:=0;cobeginprocess RbeginL1:读记录;P(S1);记录存入缓冲区;V(S2);goto L1;end;process MbeginL2:P(S2);加工记录;V(S3);goto L2;end;process PbeginL3:P(S3);输出加工后的记录;V(S1);goto L3;end;coend;end.6.现有4个进程R1,R2,W1,W2,它们共享可以存放一个数的缓冲器B.进程R1每次把从键盘上投入的一个数存放到缓冲器B中,供进程W1打印输出;进程R2每次从磁盘上读一个数放到缓冲器B中,供进程W2打印输出。
当一个进程把数据存放到缓冲器后,在该数还没有被打印输出之前不准任何进程再向缓冲器中存数。
在缓冲器中还没有存入一个新的数之前不允许任何进程加快从缓冲区中取出打印是怎样才能使这四个进程在并发执行是协调的工作?答:这四个进程实际上是两个生产者R1,R2和两个消费者W1,W2.各自生成不同的产品中各自的消费对象去消费,他们共享一个的缓冲器。
计算机操作系统PV操作例题
问题1 一个司机与售票员的例子在公共汽车上,为保证乘客的安全,司机和售票员应协调工作:停车后才能开门,关车门后才能行车。
用PV操作来实现他们之间的协调。
S1:是否允许司机启动汽车的变量S2:是否允许售票员开门的变量driver()//司机进程{while (1)//不停地循环{P(S1);//请求启动汽车启动汽车;正常行车;到站停车;V(S2); //释放开门变量,相当于通知售票员可以开门}}busman()//售票员进程{while(1){关车门;V(S1);//释放开车变量,相当于通知司机可以开车售票P(S2);//请求开门开车门;上下乘客;}}注意:busman() driver() 两个不停循环的函数问题2 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;问题3 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。
操作系统PV操作习题.
一、用P、V操作描述前趋关系。
P1、P2、P3、P4、P5、P6为一组合作进程,其前趋图如图2.3所示,试用P、V 操作描述这6个进程的同步。
p23图2.3说明任务启动后P1先执行,当它结束后P2、P3可以开始执行,P2完成后P4、P5可以开始执行,仅当P3、P4、P5都执行完后,P6才能开始执行。
为了确保这一执行顺序,设置5个同步信号量n、摄、f3、f4、g分别表示进程P1、P2、P3、P4、P5是否执行完成,其初值均为0。
这6个进程的同步描述如下:图2.3 描述进程执行先后次序的前趋图int f1=0; /*表示进程P1是否执行完成*/int f2=0; /*表示进程P2是否执行完成*/int f3=0; /*表示进程P3是否执行完成*/int f4=0; /*表示进程P4是否执行完成*/int f5=0; /*表示进程P5是否执行完成*/main(){cobeginP1( );P2( );P3( );P4( );P5( );P6( );coend}P1 ( ){┇v(f1);v(f1):}P2 ( ){p(f1);┇v(f2);v(f2);)P3 ( ){p(f1);┇v(f3);}P4( ){p(f2);┇v(f4);}P5 ( ){p(f2);┇v(f5);}P6( ){p(f3);p(f4);p(f5);┇}二、生产者-消费者问题p25生产者-消费者问题是最著名的进程同步问题。
它描述了一组生产者向一组消费者提供产品,它们共享一个有界缓冲区,生产者向其中投放产品,消费者从中取得产品。
生产者-消费者问题是许多相互合作进程的一种抽象。
例如,在输入时,输入进程是生产者,计算进程是消费者;在输出时,计算进程是生产者,打印进程是消费者。
因此,该问题具有很大实用价值。
我们把一个长度为n的有界缓冲区(n>0)与一群生产者进程P1、P2、…、Pm和一群消费者进程C1、C2、…、Ck 联系起来,如图2.4所示。
操作系统PV操作经典例题与答案
操作系统PV操作经典例题与答案1. 推广例子中的消息缓冲问题。
消息缓冲区为k个,有1个发送进程,n个接收进程,每个接收进程对发送来的消息都必须取一次若有m个发送进程呢?Send:SB=k; //信号量,标记当前空余缓冲区资源。
i = 0; //标记存放消息的缓冲区位置while (true) {P(SB);往Buffer [i]放消息;V(SM);i = (i+1) % k;};Receive:j = 0; //标记取产品的缓存区位置SM=0;//信号量,标记初始没有消息ReadCount=0;//读进程计数器Mutex =1;//读进程互斥信号量SW=0; //信号量,读进程在此信号量等待while (true) {P(SM);从Buffer[j]取消息;ReadCount++If(ReadCount<n){< p="">V(SM);P(SW)}else{V(SB);j = (j+1) % k;for(int g=1; g< ReadCount;g++)V(SW);ReadCount=0;}};2.第二类读者写者问题:写者优先条件:1)多个读者可以同时进行读2)写者必须互斥(只允许一个写者写,也不能读者写者同时进行)3)写者优先于读者(一旦有写者,则后续读者必须等待,唤醒时优先考虑写者)rc=0, //正在读者计数器wc, //写计数器rw, //读等计数器R //等待读信号量W //等待写信号量读者:while (true) {P(mutex);if (wc >0){rw++P (R);}rc++;If(rw>0&&wc=0){V(R)rw--}V(mutex);读P(mutex);rc --;if (rc==0){If(wc>0)V(w)}V(mutex);};写者:while (true) {P(mutex);wc ++;if((wc >1)||(rc>0)){P(W)}V(mutex);写P(mutex);Wc --;if(wc>0)V(W);Else if(rw>0)V(R)rw--V(mutex);};3.理发师睡觉问题理发店里有一位理发师,一把理发椅和N把供等候理发的顾客坐的椅子如果没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉。
例题以及习题pv操作3
【实战3】理发师问题理发店有一位理发师、一把理发椅及三把供等候理发的顾客坐的椅子。
如果没有顾客,理发师就去睡觉。
如果顾客来时所有的椅子都有人,那么顾客就离去。
如果理发师在忙而有空闲的椅子,那么顾客就会坐在其中的一个空闲的椅子上。
如果理发师在睡觉,顾客会唤醒他。
请利用信号量(semaphores),写个程序来协调理发师和顾客进程。
【浙江大学2007】int count=0;//记录理发店里的顾客数量semaphore mutex=1;//用于互斥访问count变量所用的信号量semaphore barber_chair=0;//semaphore wait_chair=3;//顾客等待时可坐的椅子semaphore ready=0;//坐在等候椅子上等待理发的顾客数量Barber(){//理发师进程while(1){wait(ready);//是否有顾客在等待理发,没有则阻塞signal(barber_chair);//请等待时间最长的顾客坐到理发椅上signal(wait_chair);//坐到理发椅上的顾客让出一个等待时可坐的椅子barbering//给顾客理发}}Customer(){//顾客进程i{wait(mutex);if(count>=4){//如果理发店已经有四个顾客了signal(mutex);leave //走人}else{//理发店里顾客不足4个count++;//更新顾客人数signal(mutex);}wait(wait_chair);//先请求坐等待时坐的椅子signal(ready);//告诉理发师又有一位顾客准好了,等待理发wait(barber_chair);//再请求坐理发椅be barberedwait(mutex);count--;//更新店里的顾客人数signal(mutex);}}【练习1】 如图所示,有多个PUT 操作同时向BUFF1放数据,有一个MOVE 操作不断地将BUFF1的数据移到BUFF2,有多个GET 操作不断地从BUFF2中将数据取走。
(完整word版)操作系统PV操作的作业参考答案
关于调度算法【例1】下表给出作业l,2,3的提交时间和运行时间。
采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法,试问作业调度次序和平均周转时间各为多少?(时间单位:小时,以十进制进行计算。
)分析解这样的题关键是要根据系统采用的调度算法,弄清系统中各道作业随时间的推进情况。
我们用一个作业执行时间图来形象地表示作业的执行情况,帮助我们理解此题。
采用先来先服务调度算法,是按照作业提交的先后次序挑选作业,先进入的作业优先被挑选。
然后按照“排队买票”的办法,依次选择作业。
其作业执行时间图如下:采用短作业优先调度算法,作业调度时根据作业的运行时间,优先选择计算时间短且资源能得满足的作业。
其作业执行时间图如下:由于作业1,2,3是依次到来的,所以当开始时系统中只有作业1,于是作业1先被选中。
在8.0时刻,作业1运行完成,这时系统中有两道作业在等待调度,作业2和作业3,按照短作业优先调度算法,作业3只要运行1个时间单位,而作业2要运行4个时间单位,于是作业3被优先选中,所以作业3先运行。
待作业3运行完毕,最后运行作业2。
作业调度的次序是1,3,2。
另外,要记住以下公式:作业i的周转时间T i=作业完成时间-作业提交时间系统中个作业的平均周转时间,其中Ti为作业i的周转时间。
解:采用先来先服务调度策略,则调度次序为l、2、3。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0 平均周转时间T=(8+11.6+12)/3=10.53采用短作业优先调度策略,则调度次序为l、3、2。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6 平均周转时间T=(8+8+12.6)/3=9.53思考题1请同学们判断这句话:作业一旦被作业调度程序选中,即占有了CPU。
《操作系统》PV习题课1
一、进程概念 二、进程同步和互斥
进 程 概 念(一)
问题:如果系统中有N个进程,
• 运行进程最多几个,最少几个? • 就绪进程最多几个,最少几个? • 等待进程最多几个,最少几个?
运行
就绪
等待
进程的状态及其转换
进 程 概 念(一)
解答:运行进程最多1个,最少0个;
就绪进程最多N-1个,最少0个; 等待进程最多N个,最少0个;
Put: Begin
Repeat P(T_Full); T_put_G(); V(T_Empty);
Until false; End
进程同步和互斥(二)
问题:用P.V操作解决下面问题
司机进程: REPEAT 启动车辆 正常驾驶 到站停车 UNTIL …
售票员进程: REPEAT 关门 售票 开门 UNTIL …
是缓冲区为空; V(b-mutex); V(s-b); End 其中s-b初值:n ;s-m初值:0
Until false; End;
假设共有2N个进程争用临界区; 时间复杂性: 2N vs N;空间复杂性: 2N vs 2N-1
进程同步和互斥(六)
理发师问题
理发店里有一位理发师,一把理发椅和 N把供等候理发的顾客坐的椅子.如果 没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉. 当一个顾客到来时,他必须先唤醒理发 师.如果顾客到来时理发师正在理发, 则如果有空椅子,可坐下来等;否则 离开。
P(mutex); s0:=s; s:=(s+1) mod k; V(mutex); P(buff[s0].empty); 在buff[s0].msg中写信息; P(buff[s0].mutex); buff[s0].count:=n; V(buff[s0].mutex); For (j:=1 to n do)
操作系统_PV操作_经典习题1
1、司机-售票员问题
2、理发师问题
理发店里有一位理发师,一把理发椅和N把供等候理发的顾客坐的椅子。
如果没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉。
当一个顾客到来时,他必须先唤醒理发师。
如果顾客到来时理发师正在理发,则如果有空椅子,可坐下来等;否则离开。
3、物流问题
在某个物流系统中,有一个位于上海的集装箱中转枢纽,这些集装箱又被装上其他运输工具继续各自的行程。
根据整体物流规划,从沿长江一线进入枢纽的集装箱,要从这里直接吊装到上
海至旧金山的定期集装箱班轮上。
而从沪杭高速公路进入枢纽的集装箱,要从这里换装到专门在京沪高速公路上行驶的集装箱运输车上。
现在需要设计为该物流系统上海集装箱中转枢纽使用的物流软件,为简化问题,假设该中转枢纽的场地每次只能接收一个方向来的同一批次的集装箱。
PV操作题目答案
11.13 【答】(1)设信号量的初值为:S=1,用于P1进程与P2和P3进程;$2-$3=0,用于表示P1进程存放O或1。
f2)各进程的实现流程如下。
P1进程:L1:P(S)写入二进制if(写入二进制是0) v(s2)else V(S3) ’goto L1 .P2进程:L2:P(S2)对0计数V(S)goto L2P3进程:L3:P(S3)对1计数V(S)goto L311.14 【答】 设信号量初值为:S=1用于表示子进程与P1进程与P2进程之间的互斥。
信号量初值t Sb=Sh=0表示是白子还是黑子。
取子进程L0:P(S)从盒子中取一子if(取的是白子)v(sb)else V(Sh)goto L0P1进程/*拣白子Ll:P(Sb)拣白子V(S)goto L1P2进程/*拣黑子L2:P(Sh)拣黑子V(S)goto L211.15 【答】 设信号量初值为: Sn=N公共缓冲池中缓冲区的数目 S0=0缓冲池装满同步信号 S2=O P1与P2进程间的同步 S=S I=I互斥信号量设变量初值为: i=0计数P1进程 P2进程L0:生产一数据LI:P(S1)P(S2)P(Sn)P(S0)P(S) P(S)将数据一缓冲区 从缓冲池取一数据i=i+l i=i-1ifi=N ifi=Othen v(s2)then V(S1)goto L0 goto L1else elsev(so) V(Sn)v(s1) V(S2)V(S) V(S)goto LO goto L111.16 【答】 进程间的控制算法如下所示:BEGINInteger rnutex l,mutex2,re;mutexl:=1:mutex2:=l;rc:=0:PARBEG/Nreader:BEGINP(mutexl);rc:=rc+l;IF rc=l THEN P(mutex2);V(mutexl);Reading the file;P(mutexl);rc:=rc一1;IF rc=0 THEN V(mutex2)V(mutexl);ENDwirter:BEGINP(mutex2);Writing the file;V(mutex2);ENDPARENDEND。
pv经典例题详解
pv经典例题详解PV 操作是操作系统中的进程管理原语,用于进程调度和资源分配。
PV 操作包括 P 和 V 两个原语,P 原语用于进程插入,将待调度进程插入到就绪队列中;V 原语用于进程删除,将已调度进程从就绪队列中删除。
以下是 PV 经典例题的详解。
例题 1:假设有一个操作系统,有两个进程 P1 和 P2,它们的优先级分别为 10 和 20。
现在需要对这两个进程进行调度,请问哪个进程应该先运行?解答:PV 操作是用于进程调度和资源分配的原语,其中 P 原语用于进程插入,将待调度进程插入到就绪队列中;V 原语用于进程删除,将已调度进程从就绪队列中删除。
在这个问题中,进程 P1 的优先级比进程 P2 高,因此 P1 应该先运行。
例题 2:假设有两个进程 P1 和 P2,它们的优先级分别为 10 和 20。
现在 P1 已经运行了一段时间后,需要将进程 P2 切换到执行,请问应该使用哪种原语?解答:在这个问题中,P1 已经运行了一段时间,因此它的进程状态可能已经被保存在内存中。
如果想将进程 P2 切换到执行,可以使用 V 原语将 P2 从就绪队列中删除,然后将 P1 的优先级设置为 P2 的优先级,即将 P1 的优先级提高到与 P2 相同。
这样 P2 就会重新进入就绪队列,并执行。
例题 3:假设有一个操作系统,有两个进程 P1 和 P2,它们的优先级分别为 10 和 20。
现在 P1 已经处于就绪队列的前端,并且 P2 正在运行。
现在需要将 P2 暂停一段时间,请问应该使用哪种原语?解答:在这个问题中,P2 正在运行,因此不能使用 P 原语将 P2 插入到就绪队列中。
如果想要暂停 P2 的进程,可以使用 V 原语将 P2 从就绪队列中删除,然后使用 S 原语将 P1 的进程状态保存在内存中,即将 P1 的优先级设置为 P2 的优先级,并将 P2 的进程状态设置为暂停状态。
这样 P2 就会被暂停,直到 P1 再次执行。
pv操作典型例题
例1 在某展示厅设置一个自动计数系统,以计数器count表示在场的人数,count是动态变化的,若有一个人进入展示厅进程pin对计数器count加1,当有一个人退出展示厅时,进程pout实现计数器减1。
由于进、出所以展示厅的人是随机的,用P-V操作实现。
(并发进程之间的互斥问题)解:定义信号量:S——表示是否有进程进入临界区,初值为1.(表示没有进程进入临界区)begincount: Integer;S: semaphore;count:=0;S:=1;cobeginprocess PinR1: Integer;beginP (S);R1:=count;R1:=R1+1;count:=R1;V(S);end;Process PoutR2: Integer;beginP (S);R2:=count;R2:=R2-1;count:=R2;V (S);end;count;end;例2 与生产者和消费过者相似的问题,把“A进程将记录送入缓冲器”看生产者生产了一件物品且把物品存入缓冲器,把“B进程从缓冲器中取出记录并加工”看作是消费者从缓冲器取出物品去消费,缓冲器中只能放一个记录(一件物品),用P-V操作实现。
(并发进程之间的同步问题)解:定义两个信号量为:sp和sg。
sp:表示生产者是否右以把物品存入缓冲器。
由于缓冲器只能存放一个物品,因此sp的初值为1,即sp:=1。
sg:表示缓冲是否存有物品,它的初值应该为0,即sg:=0,表示缓冲器中还没有物品存在。
生产者和消费者两个进程并发执行时,可按以下的方式实现同步:sp:=1;sg:=0;cobeginprocess producer (生产者进程)beginL1:produce a product;P(sp);Buffer:=product;V(sg);goto L1endprocess consumer(消费者进程)beginL2: P(sg);Take a product;V(sp);consume;goto L1end;coend;例3 如果一个生产者和一个消费共享缓冲器容量为可以存放n件物品时,生产者总可继续存入物品;同时当缓冲器的物品不为“0”时,消费者总可从缓冲器中取走物品,用P-V操作实现。
P.V操作(典型例题)
有个寺庙,庙中有个小和尚和老和尚若干人,有一只水缸,由小和尚提水入缸给老和尚饮用。
水缸可容10桶水,水取自同一口水井中。
水井径窄,每次仅能容一只水桶取水,水桶总数为3个。
若每次只能入缸一桶水和取缸中一桶水,而且还不可以同时进行。
试用一种同步工具写出小和尚和老和尚入水、取水的活动过程。
4.答:本题为两个进程共享两个缓冲区的问题。
首先考虑本题有几个进程:从井中取水后向缸中倒水此为连续动作,为一个进程;从缸中取水为另一个进程。
其次考虑信号量,有关互斥的有:水井和水缸。
水井一次仅能一个水桶进出,水缸一次入、取水为一桶。
分别设互斥信号量为:mutex1和mutex2控制互斥。
有关同步问题为:三个水桶无论从井中取水还是入出水缸都是一次一个,应为它设信号量count,抢不到水桶的进程只好等待。
水缸满时不可入水,设信号量为empty,控制水量,水缸空时不可出水,设信号量full,控制出水量。
设置信号量初值:mutex1:=mutex2:=1;count:=3;empty:=10;full:=0;Parbegin﹛小和尚打水进程:BeginP(empty);P(count);P(mutex1);从井中打水;V(mutex1);P(mutex2);倒水入缸;V(mutex2);V(count);V(full);End老和尚取水进程:BeginP(full);P(count);P(mutex2);从缸中取水;V(mutex2);V(count);V(empty);End}Parend.2. 假定一个阅览室可供50个人同时阅读。
读者进入和离开阅览室时都必须在阅览室入口处的一个登记表上登记,阅览室有50个座位,规定每次只允许一个人登记或注销登记。
要求:(1)用PV操作描述读者进程的实现算法(可用流程图表示,登记、注销可用自然语言描述);(2)指出算法中所用信号量的名称、作用及初值。
解S1:阅览室可供使用的空座位,其初值为50S: 是否可通过阅览室,其初值为1Process READ_in(i=1…50){到达阅览室入口处;P(S1);P(S);在入口处登记座位号;V(s);进入座位并阅读;}Process READ_out(j=1…50){结束阅读到达阅览室入口处;P(S);在入口处注销座位号;V(S1);V(S)离开入口处;}●N个并发进程公用一个公共变量Q,信号灯进程:main(){begins=1;cobeginp1();p2();…pn();coend}Pi(){P(s)…V(s)}其中i=1、2…n●用户A、B、C打印进程(间接相互制约关系):s初值为1,假设打印机占用1时间片。
[图文]PV操作习题讲解-
操作系统习题进程同步例题解析:(综合应用题) 2、桌子上有一只盘子,可以放一个水果。
爸爸总是放苹果到盘子中,而妈妈总是放香蕉到盘子中。
一个儿子专等吃盘子中的香蕉,而一个女儿专等吃盘子中的苹果。
请用P、V操作来实现爸爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥关系。
操作系统习题进程同步例题解析:(综合应用题) 3、有一个阅览室,读者进入时必须先在一张登记表上进行登记,该表为每一个座位列出一个表目,包括座位号、姓名,读者离开时撤消登记信息。
阅览室有100个座位。
试作P、V 操作描述这些进程间的同步关系。
操作系统习题进程同步例题解析:(综合应用题) 4、复印室有一个操作员为顾客复印资料,有5把椅子供顾客休息并等待复印。
如果没有顾客,则操作员休息,当顾客来到复印室时,如果有空椅子则坐下来,当操作员空闲时顾客站起来唤醒操作员进行复印,复印完成后离开复印室,如果没有空椅子则离开复印室。
试作P、V操作实现顾客和操作员活动的同步。
PV操作答案
PV操作练习题1.单位要对参加招聘的人员进行面试。
待聘人员先要从1号门进入接待室。
接待室最多可同时容纳20人,当不满20人时,允许在门外的等待者进入。
每次允许在接待室等待的一个人通过2号门进入面试室,一个面试者结束面试后再让下一个进入。
回答下列问题:(1)把每个面试者看作一个进程。
若用PV操作进行管理,应怎样定义信号量及其初值?(2)在下面进程的程序中的方框位置填写正确的P、V操作,以保证并发进程的正确执行。
答:(1)S1=20,S2=2(2) ①____P(S1)______;②_____P(S2)_____;③____V(S2)______;④__V(S1)________。
2在若干进程调用P(S)后,有n个进程处于等待信号量S的状态。
此后又有m个进程(m<n)调用了V(S),则现在信号量S的值应该是____n-m______。
3系统有某类资源7个。
如果每个进程最多申请3个资源,为保证系统的安全,应限制最多_____2_____个进程并发执行。
4. 有两个并发执行的进程A和B。
进程A每次读一个随机整数,由进程B统计读出的偶数个数。
回答下列问题:(1)并发进程A和B之间是同步还是互斥关系?给出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值。
(3)将下列进程的程序结构中的方框位置填写完整,以保证进程能按要求正确地并发执行。
答:(1) 同步关系(2) S1 是否可以读一个数 s2是否统计偶数个数(3) ①______P(s1)____;②___V(s2)_______;③______V(s1)____;④______L1_______;⑤______P(s1)____;⑥____V(s1)______;⑦______L4_________。
5.某系统采用PV 操作管理可供n 个进程共享的缓冲器B ,B 的容量为m(n ≥m)。
当进程请求向缓冲器存放物品时,信号量的变化范围是___[(m-n),m]6为什么银行家算法能避免死锁?如果系统有某类资源10个,供3个进程共享,当前的分配情况如下:为保证系统的安全,应怎样继续为进程分配资源?7 有三个进程A ,B ,C 共享一个文件F 。
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P(mutex)
custNum--;
V(mutex)
V(wait)
}
理发师进程:
While{
P(mutex)
If(custNum ==0){
V(mutex)
P(Barber)
}else{
V(mutex)
理发
}
}
V(SM);
i = (i+1) %k;
};
Receive:
j =0;//标记取产品的缓存区位置
SM=0;//信号量,标记初始没有消息
ReadCount=0;//读进程计数器
Mutex =1;//读进程互斥信号量
SW=0; //信号量,读进程在此信号量等待
while (true) {
P(SM);
从Buffer[j]取消息;
V(W);
Else if(rw>0)
V(R)
rw--
V(mutex);
};
3.理发师睡觉问题
理发店里有一位理发师,一把理发椅和N把供等候理发的顾客坐的椅子
如果没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉。当一个顾客到来时,他必须先唤醒理发师
如果顾客到来时理发师正在理发,则如果有空椅子,可坐下来等;否则离开
Wait =0;表示等待顾客资源;
V(R)
rw--
}
V(mutex);
读
P(mutex);
rc--;
if (rc==0){
If(wc>0)V(w)
}
V(mutex);
};
写者:
while (true) {
P(mutex);
wc++;
if((wc >1)||(rc>0)){
P(W)
}
V(mutex);
写
P(mutex);
Wc--;
if(wc>0)
3)写者优先于读者(一旦有写者,则后续读者必须等待,唤醒时优先考虑写者)
rc=0,//正在读者计数器
wc,//写计数器
rw, //读等计数器
R //等待读信号量
W //等待写信号量
读者:
while (true) {
P(mutex);
if (wc>0){
rw++
P (R);
}
rc++;
If(rw>0&&wc=0){
Barber=1;表示可以理发
custNum关键资源,表示当前顾客数量
顾客进程:
Coming//顾客来到
P(mutex)
If(custNum>0){
If(custNum<=N){
V(mutex)
P(wait);
}else{
V(mutex)
离开;
}
}else{
V(mutex)
V(Barber);
理发;
ReadCount++
If(ReadCount<n){
V(SM);
P(SW)
}else{
V(SB);
j = (j+1) %k;
for(intg=1; g<ReadCount;g++)
V(SW);
ReadCount=0;
}
};2.第二类读者写ຫໍສະໝຸດ 问题:写者优先条件:
1)多个读者可以同时进行读
2)写者必须互斥(只允许一个写者写,也不能读者写者同时进行)
1.推广例子中的消息缓冲问题。
消息缓冲区为k个,有1个发送进程,n个接收进程,每个接收进程对发送来的消息都必须取一次若有m个发送进程呢?
Send:
SB=k; //信号量,标记当前空余缓冲区资源。
i = 0;//标记存放消息的缓冲区位置
while (true) {
P(SB);
往Buffer [i]放消息;