第3章课后习题+进程同步与通信

售票大厅可容纳200
人购票，说明最多允 许200人共享售票大 厅，用信号量empty 表示，初值为200；
售票员一次只能为一 个购票者服务，说明 必须互斥地进行购票 ，用信号量mutex表 示，初值为1。
5. 进程之间的关系如图3-16所示，试用P、V操作描 述它们之间的同步。
A
S2 C
S1 B
S4 F D
答：同步关系；因为一个工序必须在前一个工序完成后才能开始， 他们必须相互协作才能使进程圆满完成。
（4）商品的入库出库。
答：同步关系；因为商品出库可以为入库提供空间。
（5）工人做工与农民种粮。
答：没有制约关系。
4. 设有一个售票大厅，可容纳200人购票。如果厅 内不足200人则允许进入，超过则在厅外等候； 售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完 票后就离开。试问：
（1）购票者之间是同步关系还是互斥关系？
答：互斥关系。只能有一个人获得售票员的服务。
（2）用P、V操作描述购票者的工作过程。
semaphore empty=200; semaphore mutex=1;
void buyer() { P(empty);
P(mutex); 买票； V(mutex); V(empty); }
wait(mutexB); if (countB==0) wait(mutex);
countB++; signal(mutexB);
过桥；
wait(mutexB); countB--;
if (countB==0) signal(mutex); signal(mutexB); }
S3
S5
E
S6 G
semaphore A,B,C,D,E,F,G=0,0,0,0,0,0,0； P1( ){S1;V(A);V(B);} P2( ){P(A);S2;V(C);} P3( ){P(B);S3;V(D);V(E);} P4( ){P(D);S4;V(F);} P5( ){P(E);S5;V(G);} P6( ){P(C);P(F);P(G);S6;}
V(s1)；
Read p3( ) {
P(s3)；
读取消息；
P(mutex)； cout++;
If (cout==3) V(mutex)；}
V(s1)；
Read p4( ) {
P(s4)；
读取消息；
P(mutex)； cout++;
If (cout==3) V(mutex)；}
V(s1)；
1、某制造公司有两个生产部门和一个装配部门，两个生产部 门分别生产笔杆、笔芯两种零件，装配部门的任务是把笔杆 和笔芯组装在一起。两个生产部门每生产一个零件后都要分 别把它们送到装配部门的货架F1、F2上。F1存放笔杆，F2 存放笔芯，F1和F2均可容纳20个零件。装配人员每次从货 架上取一个笔杆和一个笔芯组装成产品。请用P、V操作进行 正确管理，写出伪代码。
生产进程：
Whiቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe(1){ 生产一个零件u； if(u=零件甲) {
P( emptyF1 )； P( mutex )； 零件送往货架F1；
V( mutex )； V( fullF1 )；} else{ P( emptyF2)；
P( mutex )； 零件送往货架F2；
V( mutex )； V( fullF2 )；} }
装配进程： While(1){
P(full1 )； P(full2 )； P(mutex)；
从货架F1，F2各取一个零件； V(mutex)； V(emptyF)；2 V(emptyF)；1 装配零件；
}
2、请用信号量解决以下的“过独木桥”问题：同一方向的行 人可连续过桥，当某一方向有人过桥时（已在桥上），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。
p1(); p2();p3();p4(); }
write p1( ) { P(s1);
存入消息； P(mutex)；
cout=0; V(mutex)； V(s2);V(s3);V(s4); }
Read p2( ) { P(s2)；
读取消息； P(mutex)； cout++;
If (cout==3) V(mutex)； }
分析：独木桥问题是读者—写者问题的变形。 同一方向的行人可以连续过桥，相当于读者可以同时读。我们可以将
不同方向的行人看做是两类不同的读者，同类读者（行人）可以同时读（ 过桥）；
但不同类的读者（行人）之间必须互斥地读（过桥）。
只有当A方向的第一个行人要过桥时需检测B方向是否有 人在过桥；
只有当A方向的最后一个行人已过桥时需唤醒B方向等待 过桥的行人；
PA() {
wait(mutexA); if (countA==0) wait(mutex);
countA++; signal(mutexA);
过桥；
wait(mutexA); countA--;
if (countA==0) signal(mutex);
signal(mutexA); }
PB() {
●1 ●4
● ——
●5 ●6
1.以下进程之间存在相互制约关系吗？若存在，是什么制约关 系？为什么？
（1）几个同学去图书馆借同一本书。
答：互斥关系；因为他们要借同一本书，不可能同时借到，所以互斥。
（2）篮球比赛中两队同学争抢篮板球。
答：互斥关系；因为争抢同一个篮板球，存在互斥关系。
（3）果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序。
分析：这是生产者-消费者问题的变形。相当于2个生产者（生产部 门）各生产一种产品提供给同一个消费者（装备部门）的同步问题 。需设置2个不同的full信号量（fullF1和fullF2），初值均为0；生 产部门各自等待的信号是货架有空位，即emptyF1 和emptyF2 ， 初值均为20；由于货架是临界资源，需设置互斥信号量mutex,初值 为1。
6. 有4个进程P1、P2、P3、P4共享一个缓冲区， 进程P1向缓冲区存入消息，进程P2、P3、P4从 缓冲区中取消息，要求发送者必须等三个进程 都取过本消息后才能发送下条消息。缓冲区内 每次只能容纳一个消息，用P、V操作描述四个 进程存取消息的情况。
semaphore s1=1；semaphore s2,s3,s4=0； int cout=0；semaphore mutex=1； void main（） {