习题讲解1

实现
conductor()//售票员进程 售票员进程 { while(1) { 关车门; 关车门 V(start)；//通知司机可以开车 ； 通知司机可以开车 售票 P(open)；//请求开门 ； 请求开门 开车门； 开车门； 上下乘客； 上下乘客； } 7 }
苹果桔子问题
问题描述
桌上有一只盘子，每次只能放入一只水果； 桌上有一只盘子，每次只能放入一只水果； 爸爸专向盘子中放苹果； 爸爸专向盘子中放苹果； 妈妈专向盘子中放梨； 妈妈专向盘子中放梨； 一个儿子专等吃盘子中的梨； 一个儿子专等吃盘子中的梨； 一个女儿专等吃盘子里的苹果
进程管理
进程调度
考虑5个进程 考虑 个进程P1,P2,P3,P4,P5，规定进程优先数越 个进程 ， 小优先级越高。 小优先级越高。试描述在采用下述几种调度算法 时各进程运行过程， 时各进程运行过程，并计算采用每种算法时的进 程平均周转时间。假设忽略进程的调度时间。 程平均周转时间。假设忽略进程的调度时间 先来先服务调度算法 时间片轮转调度算法（时间片为1ms） 非剥夺式优先权优先调度算法 剥夺式优先权优先调度算法
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读者/写者问题（写者优先） 读者/写者问题（写者优先）
Sempore mutex_rdcnt=1,mutex_wrcnt=1,mutex=1, wsem=1,rsem=1; Int rdcnt=0,wrcnt=0;
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问题分析
顾客购物后要到收银员处付款， 顾客购物后要到收银员处付款，因此顾客进程与收银员进程 之间是同步的关系，一次只允许一个顾客进程付款， 之间是同步的关系，一次只允许一个顾客进程付款，整个超 市只有一个收银员进程收费。 市只有一个收银员进程收费。 为顾客进程设置一个私有信号量S_customer ，表示有没有顾 为顾客进程设置一个私有信号量 客要付款； 客要付款； 为收银员进程设置一个私有信号量 S_cashier ，表示有没有 收银员在收费。 收银员在收费。 开始时没有顾客去付款，收银员也没有收费， 开始时没有顾客去付款，收银员也没有收费，所以 S_customer和S_cashier的初值为 。 的初值为0。 和 的初值为 16
问题分析
当有顾客买完东西去付款时执行V( 当有顾客买完东西去付款时执行V(S_customer)， V( ) 通知收银员进程有顾客付款， 通知收银员进程有顾客付款，此时收银员进程执行 P(S_customer)操作后就可进入收费，收费完成后 P( )操作后就可进入收费， 收银员进程执行V( V(S_cashier)，以通知顾客收费完 收银员进程执行V( ) 此时顾客执行P( P(S_cashier)就可离开收银台， 毕，此时顾客执行P( )就可离开收银台， 在离开超市时需执行V(Sn) 释放资源。 V(Sn)， 在离开超市时需执行V(Sn)，释放资源。
Fra Baidu bibliotek18
顾客进程I(I=1,2,…,n)
收银员进程
P(Sn)
进入超市
实 现
在超市购物
P(S_customer)
收费
V(S_customer) P(S_cashier)
付款
V(S_cashier)
离开超市
V(Sn) 19
图书馆问题
问题描述
图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登 个座位， 图书馆有 个座位 记表上登记，退出时要在登记表上注销。 记表上登记，退出时要在登记表上注销。 当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为 等待（阻塞）。 当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立 即回家。 要几个程序？有多少个进程？ 要几个程序？有多少个进程？
注销
V(mutex) V(seat) 21
计数问题
问题描述
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（）从该 P2 getodd 缓冲区中取出一个奇数并用countodd（）统计奇数个数； P3每次用geteven（）从该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，并说明所定义的信号量的含义。
超市购物
问题描述
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 。
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顾客进程I(I=1,2,…,n)
进入超市
收银员进程
问 题 分 析
付款 在超市购物 收费
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问题分析与信号量设置
本题属于生产者——消费者问题的变形：P1相当于生 消费者问题的变形： 相当于生 本题属于生产者 消费者问题的变形 产者， 、 相当于消费者 共享多缓冲区。 相当于消费者， 产者，P2、P3相当于消费者，共享多缓冲区。
缓冲区是临界资源, 因此设互斥信号量 缓冲区是临界资源 因此设互斥信号量mutex。 。 P1、P2因奇数的放置与取用而同步，设同步信号量 、 因奇数的放置与取用而同步 设同步信号量odd; 因奇数的放置与取用而同步， P1、P3因偶数的放置与取用而同步，设同步信号量 、 因偶数的放置与取用而同步 设同步信号量even; 因偶数的放置与取用而同步， P1、P2、P3因共享缓冲区而同步，设同步信号量empty。 、 、 因共享缓冲区而同步，设同步信号量 。 因共享缓冲区而同步 semaphore mutex = 1,odd = 0,even = 0,empty = N;
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Process P1（） （） ｛ while(1) { number = produce(); P(empty); P(mutex); put(); V(mutex); If number % 2 == 0 V(even); else V(odd); } ｝ 24
Process P2（） （） ｛ while(1) { P(odd); P(mutex); getodd(); V(mutex); V(empty); countodd(); } ｝
pear := 0; apple := 0;
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实现
Father（） （ ｛ L1:削一个苹果； 削一个苹果； 削一个苹果 P(empty); P(empty); 把苹果放入plate； 把苹果放入 ； V(apple); V(apple); goto L1; ｝ Mother（） （ ｛ L2:剥一个梨； 剥一个梨； 剥一个梨 P(empty); P(empty); 把梨放入plate； 把梨放入 ； V(pear); V(pear); goto L2; ｝ 11
Process P3（） （） { while(1) { P(even); P(mutex); geteven(); V(mutex); V(empty); counteven(); } } 25
读者/写者问题（写者优先） 读者/写者问题（写者优先）
问题描述： 问题描述： 允许多个读者同时读数据 任何时候只许一个写者向数据区写数据 读者和写者需要互斥 有读者读时，不允许写；但当读者在读时， 有读者读时，不允许写；但当读者在读时，而 有写者来时， 有写者来时，以后来的读者必须等到该写者完 成写操作后，方可读数据。 成写操作后，方可读数据。
问题分析
顾客购物后要到收银员处付款， 顾客购物后要到收银员处付款，因此顾客进程与收银员进程 之间是同步的关系，一次只允许一个顾客进程付款， 之间是同步的关系，一次只允许一个顾客进程付款，整个超 市只有一个收银员进程收费。 市只有一个收银员进程收费。 为顾客进程设置一个私有信号量S_customer ，表示有没有顾 为顾客进程设置一个私有信号量 客要付款； 客要付款； 为收银员进程设置一个私有信号量 S_cashier ，表示有没有 收银员在收费。 收银员在收费。 开始时没有顾客去付款，收银员也没有收费， 开始时没有顾客去付款，收银员也没有收费，所以 S_customer和S_cashier的初值为 。 的初值为0。 和 的初值为 17
离开超市
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问题分析
由于超市是顾客进程之间的共有资源， 由于超市是顾客进程之间的共有资源，而且超市里 限制最多允许有N个顾客购物 所以要设置一个公 个顾客购物， 限制最多允许有 个顾客购物，所以要设置一个公 用信号量Sn，表示还可以允许多少顾客进入超市， 用信号量 ，表示还可以允许多少顾客进入超市， 初值为N。 初值为 。 顾客进程在进入超市时要执行P(Sn)，离开超市时要 ， 顾客进程在进入超市时要执行 执行V(Sn)操作。 操作。 执行 操作
实现
stop ,run:semaphore; stop=0; run=0; driver() //司机进程 司机进程 { while (1) { P(start);//请求启动汽车 请求启动汽车 启动汽车; 启动汽车 正常行车； 正常行车； 到站停车； 到站停车； V(open); //通知售票员可以开门 通知售票员可以开门 } } 6
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问题分析
本题属于生产者——消费者问题的变形，相当于 消费者问题的变形， 本题属于生产者 消费者问题的变形 两个生产者（爸爸和妈妈）向两个消费者（ 两个生产者（爸爸和妈妈）向两个消费者（儿子 和女儿）提供产品的同步问题，且是单缓冲区。 和女儿）提供产品的同步问题，且是单缓冲区。 因此，可参考生产者与消费者问题的解法。 因此，可参考生产者与消费者问题的解法。
实现
Son（） （ ｛ L3: P(pear); P(pear); 中取梨 从plate中取梨； 中取 V(empty); V(empty); 吃梨； goto L3; ｝ Daughter （） ｛ L4: P(apple); 中取苹果； 从plate中取苹果； 中取苹果 V(empty); 吃苹果； 吃苹果； goto L4; ｝ 12
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进程 P1 P2 P3 P4 P5
创建时刻 0 2 4 6 8
执行时间（ ） 执行时间（ms） 优先数 3 3 6 4 5 2 5 1 2 4
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司机与售票员的题
问题描述
创建两个进程模拟售票员和汽车司机的同步行为。 具体内容如下： 1） 司机的活动： 启动车辆，正常行车，到站停车。 2） 售票员活动： 关车门，售票，开车门。 3） 当发车时间到，售票员关好车门后，司机才能启动车 辆，售票员才开始售票。 当到站时，司机停稳车后，售票员才能打开车门，车 上乘客先下车，然后站台上的乘客上车。 4
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信号量定义
empty:semaphore； ； /* 盘子为空 */ /* 盘子里有梨 盘子里有梨*/ /* 盘子里有苹果 */ /* 盘子为空 盘子为空*/ /* 盘子里没有梨 盘子里没有梨*/ /* 盘子里没有苹果 盘子里没有苹果*/
pear :semaphore;
apple:semaphore; empty := 1;
问题分析
第一步： 第一步：确定进程间的关系
司机到站停车后，售票员方可工作； 同样， 司机到站停车后，售票员方可工作； 同样，售票员关车 门后，司机才能工作。 门后，司机才能工作。 所以司机与售票员之间是一种同步关系。 所以司机与售票员之间是一种同步关系。
第二步： 第二步：确定信号量及其值
由于司机与售票员之间要互通消息，司机进程设置一个 由于司机与售票员之间要互通消息， 私有信号量start，用于判断是否允许司机启动汽车， 私有信号量start，用于判断是否允许司机启动汽车，初值 为0。售票员进程设置一个私有信号量open，用于判断是 。售票员进程设置一个私有信号量open， 否允许售票员开门，售票员是否能够开车门，初值为0。 否允许售票员开门，售票员是否能够开车门，初值为 。 5
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读者
P(seat) P(mutex)
登记
一个程序 多个进程（每个读者对应一个进程） 多个进程（每个读者对应一个进程）
V(mutex) 公用信号量seat，初值为100， ，初值为 公用信号量 ，
阅读
表示座位数 互斥信号量mutex，初值为1， ，初值为 ， 互斥信号量 用于对登记表互斥访问
P(mutex)