PV操作部分分析思考题

1. 有一阅览室,共有100个座位.读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每个座位列一表目，包括座号和读者姓名。

读者离开时要注销掉登记内容。

试用某一种语言（或类语言）和P、V操作描述进程的同步结构。

[分析]读者首先要申请座位，首先要获得登记表以便在上面进行登记；该读者在登记过程中是不允许其他读者进行登记的；因此，需要引入一个初始值为1的信号量mutex以实现读者间对登记表的互斥使用。

读者要在登记表上进行登记，前提是登记表上要有空表目；为此需要引入一个信号量S。

其初始值为100，表示有空表目100项。

读者在完成登记后，放下登记表给其他读者使用，然后在申请到的座位上进行阅读活动。

完成阅读后，读者需删除登记表上的内容，在该读者进行删除操作的同时是不允许其他读者进行删除的。

读者进程：
mutex,s:Semaphore;
mutex:=1;
s:=100;
Process Readeri
Begin
wait(s);
wait(mutex);
<填入座号和姓名完成登记>；
signal(mutex);
<阅读>;
wait(mutex);
<删除登记表中的相关表项>;
signal(mutex);
signal(s);
end
2.司机和售票员的同步关系
[分析]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车辆，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。

因此司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步：售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。

设置两个信号量S1和S2，S1表示是否允许司机启动汽车，
其初值为0，S2表示是否允许售票员开门，其初值为0。

Var s1,s2:integer:=0,0;
Begin
Driver:
Begin
Repeat
wait(s1)
启动车辆
正常行车
到站停车
signal(s2)
Until false; End
3.哲学家用餐问题
begin
repeat
if i mod 2=0 then
wait(c[i]);
Busman:
Begin
Repeat
关车门
signal(s1)
售票
wait(s2)
开车门
上下乘客
Until false;
End
End
wait(c[i+1] mod 5);
eat;
signal(c[i]);
signal(c[i+1] mod 5)
else
wait(c[i+1] mod 5);
wait(c[i]);
eat;
signal(c[i+1] mod 5);
signal(c[i]);
until false
end
4. 有三个进程PA、PB和PC合作解决文件打印问题：PA将文件记录从磁盘读入主存的缓冲区1，每执行一次读一个记录；PB将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执行一次复制一个记录；PC将缓冲区2的内容打印出来，每执行一次打印一个记录。

缓冲区的大小等于一个记录大小。

请用P、V操作来保证文件的正确打印。

读入复制打印
[分析]在本题中，进程PA、PB、PC之间的关系为：PA与PB共用一个单缓冲区，而PB又与PC共用一个单缓冲区，其合作方式如图所示。

当缓冲区1为空时，进程PA可将一个记录读入其中；若缓冲区1中有数据且缓冲区2为空，则进程PB可将记录从缓冲区1复制到缓冲区2中；若缓冲区2中有数据，进程PC 可以打印记录。

在其它条件下，相应进程必须等待。

事实上这是一个生产者-消费者问题，其中的难点在于PB既是一个生产者又是一个消费者。

应设置四个信号量empty1,empty2,full1,full2，信号量empty1及empty2分别表示缓冲区1及缓冲区2是否为空，其初值为1；信号量full1及full2分别表示缓冲区1及缓冲区2是否有记录可供处理，其初值为0。

Var empty1,empty2,full1,full2:integer:=1,1,0,0;
Begin
PA:
Begin;
Repeat
从磁盘中读一个记录；
Wait（empty1）
将记录存入缓冲区1；
signal(full1);
until false;
end
PB:
Begin
Repeat
Wait(full1);
从缓冲区1中取出记录；
signal(empty1);
wait(empty2);
将记录存入缓冲区2；
signal(full2);
until false;
end
PC:
Begin;
Repeat
Wait（full2）;
从缓冲区2中取出记录；
signal(empty2);
打印记录；
until false;
end
end
5.在南开大学和天津大学之间有一条弯曲的小路，其中从S到T一段路每次只允许一辆自行车通过，但其中有一个小的安全岛M（同时允许两辆自行车停留），可供两辆自行车已从两端进入小路情况下错车使用，如图所示。

试设计一个算法使来往的自行车均可顺利通过。

南开大学
[分析]本题中，应设置5个信号量ST，TS，K，L，M，信号量ST表示是否允许自行车从南开大学去天津大学，其初值为1；信号量TS表示是否允许自行车从天津大学去南开大学，其初值为1；信号量K表示是否允许自行车通过路段S到K，其初值为1；信号量L表示是否允许自行车通过路段T到L，其初值为1；信号量M表示安全岛上还可停放自行车的数目，其初值为2。

控制过程描述如下：
Var ST,TS,K,L,M:integer:=1,1,1,1,2;
Begin
Toji ＊从南开大学到天津大学＊
Begin
Repeat
wait(K)；
从S走到K；
wait(M);
进入安全岛；
signal(K);
wait(L);
从L走到T；
signal(M);
signal(L);
signal(ST);
until false;
end
Toxing ＊从天津大学到南开大学＊ Begin
Repeat
wait(TS)；
wait(L)；
wait(M);
进入安全岛；
signal(L);
wait(K);
从K走到S；
signal(M);
signal(K);
signal(TS);
until false;
end
end
6.读者与写者问题
对写者优先，即一旦有写者到达，后续的读者必须等待，而无论是否有读者在读文件。

[分析]为了解决读者、写者之间同步，应设置两个信号量和一个共享变量：读互斥信号量rmutex，用于使读者互斥地访问共享变量count，其初值为1；写互斥信号量wmutex，用于实现写者与读者的互斥及写者与写者的互斥，其初值为1；共享变量count，用于记录当前正在读文件的读者数目，初值为0。

为了提高写者的优先级，增加一个信号量s，用于在写进程到达后封锁后续的读者。

int rmutex=1;
int wmutex=1;
int count=0;
int s=1;
main( )
{
cobegin
reader( );
writer( );
coend
}。