进程同步问题例题
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例题1(北京大学1999年)有一个仓库,可以存放A和B两种产品,仓库的存储空间足够大,但要求:(1)一次只能存人一种产品((A或B);(2)一N< A产品数量一B产品数量<M其中,N和M是正整数。
试用“存放A’和‘存放B’以及P操作和V操作描述产品A和产品B的人库过程。
解答:应先将表达式转换成制约条件,不可在程序中直接使用该表达式将表达式分解为:B产品数量—A产品数量<NA产品数量—B产品数量<M可这样理解:(1)若只放人A产品,而不放入B产品,则A产品最多可放M—1次便被阻塞,即A进程每操作一次就应当将计数器减1(计数器初值为M—1),当计数器值为0时,进程程A被阻塞;每当放入一个B产品,则可令A产品的计数器增加1,表明A产品可以多一次放入产品的机会;同理,(2)若只放人B产品,而不放入A产品,则B产品最多可;放N一1次便被阻塞,即A进程每操作一次就应当将计数器减1(计数器初值为N—1)。
当计数器值为0时,进程B被阻塞;每当放人一个A产品,则可令B产品的计数器增加1,表明B产品可以多一次放入产品的机会。
由此可见,该问题是一个同步控制问题。
又因为一次仅允许一种产品人库,设置信号量mutex控制粮进程互斥访问临界资源(仓库)。
过程如下:beginmutex:=1;Sa := M-1;Sb := N-1;ParbeginA产品beginrepeatP (Sa);P (mutex);A人库;V (mutex);V (Sb);Until false;End;B产品beginrepeatP (Sb);P (mutex);B人库;V (mutex);V (Sa);Until false;End;rend;例题2(华中理工大学1999年试题)设公共汽车上,司机和售票员的活动分别是:司机:售票员:启动车辆上乘客正常行车关车门到站停车售票开车门下乘客在汽车不断地到站,停车,行驶过程中,这两个活动有什么同步关系?并用信号灯的P, V操作实现它们的同步。
进程同步经典习题1.某车站售票厅,任何时刻最多可容纳20名购票者进入,当售票厅中少于20名购票者时,则厅外的购票者可立即进入,否则需在外面等待。
若把一个购票者看作一个进程,请用PV操作实现管理。
解:定义一个信号量S,初值为20parbeginprocess pl(l=1,2,……)beginwait(S);进入售票厅;购票;退出;signal(S)end2.桌上有一空盘,允许存放一个水果,爸爸可向盘内放苹果,妈妈可向盘内放桔子,儿子专等吃盘内的桔子,女儿专等吃盘中的苹果,请用P、V 操作实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个并发进程的同步与互斥。
int S=1;int Sa=0;int Sb=0;main(){cobeginfather();mather();son();daughter();coend}father() mather(){while(1) { while(1){p(S); {p(S) ;将一个苹果放入盘中将一个桔子放入盘中V(Sa);} V(Sb);}} }son() daughter(){ while(1) { while(1){p(Sb); { p(Sa);从盘中取出桔子从盘中取出苹果V(S);吃桔子;} V(S);吃苹果;}}3.生产围棋的工人不小心把相等数量的黑子和白子混装在一个盒子里,现在要用自动分拣系统把黑子和白子分开,该系统由两个并发执行的进程PA和PB组成,系统功能如下:(1)PA专拣黑子,PB专拣白子;(2)每个进程每次只拣一个子,当一个进程拣子时,不允许另一个进程去拣子;(3)当一个进程拣一个子(黑或白)后,必须让另一个进程去拣一个子(白或黑)请回答:①这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥②写出PV操作管理时应定义的信号量及其初值。
③根据定义的信号量,写出用PV操作管理两个并发进程的程序答:①两个进程之间是同步关系②定义两个信号量S1和S2,初值为1和0③process PA process PAbegin beginrepeat repeatwait(S1) wait(S2)拣黑子拣白子signal(S2) signal(S1)until false until falseend end4.有一阅览室,读者进入时必须先在一张登记表上登记,该表为每一座位列出一个表目,包括座号、姓名,读者离开时要注销登记信息;假若阅览室共有100个座位。
1. 若有一个文件F ,供进程共享。
现把进程分成A 、B 两组,规定同组的进程可以同时读文件F ,但当有A 组(或B 组)的进程在读文件F 时不允许B 组(或A 组)的进程读文件F 。
现定义两个计数器C1和C2分别记录A 组和B 组中读文件F 的进程数。
当用P 、V 操作进行管理时需要三个信号量Sl Sl、、S2和SAB 才能保证正确的并发执行。
程序结构如下:Begin Sl ,S2S2,,SAB SAB::semaphore semaphore;;C1C1,,C2C2::integer integer;;S1:=1;S2:=1 ;SAB SAB::=1;C1=1;C1::=0=0;;C2C2::=0=0;;cobeginprocess Ai(i=1,2,…,…) )begin((1));C1:=C1十1;if Cl=1 then((2));((3));read file F((4))C1:=C1—1;if Cl=0 then((5))((6));end ;process Bj(j=1,2,…,…) )begin((7));C2:=C2十1;if C2=1 then((8));((9));read file F ;((10));C2:=C2=C2——1;if C2=0 then((11));((12)); end ;coend ;end ;回答:1.说明信号量S1,S2,SAB 的作用的作用2. 在上述程序的括号内填入适当的P 、V 操作,完善该程序。
操作,完善该程序。
2.一座山上有一个隧道,规定每次只允许一列火车过隧道,现在南方北方都有车要过隧道,如果把每个过隧道者看作一个进程,为保证安全.请用PV 操作实现正确管理。
理。
3.桌上有一个空盒,盒内只允许放一个水果,甲可向盒内放苹果,乙可向盒内放桔子。
丙专等吃盒中的苹果,丁专等吃盒中的桔子,若盒内已有水果,放者必须等待,若盒内没有自己要吃的水果,吃者必需等待,请回答下列问题:(1)(1)请给出四个之间的同步互斥关系。
(一)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=1 P(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;(二)一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐;桌上有一个水果盘;(1)当水果盘空时,父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果,但盘中已有水果时,就不能放,父母等待。
当盘中有香蕉时,女儿可吃香蕉,否则,女儿等待;当盘中有苹果时,儿子可吃,否则,儿子等待。
解设信号量:SE=1 (空盘子);SA=0 (放了苹果的盘子);SB=0 (放了香蕉的盘子)父亲REPEAT剥香蕉P(SE)放香蕉V(SB)UNTIL FALSE 母亲REPEAT削苹果P(SE)放苹果V(SA) UNTIL FALSE儿子P(SA) 拿苹果V(SE) 吃苹果女儿P(SB) 拿香蕉V(SE) 吃香蕉(2)解:再增加两个信号量:SF=0, SM=0父亲REPEATP(SF)剥香蕉P(SE)放香蕉V(SB)UNTIL FALSE 母亲REPEATP(SM)削苹果P(SE)放苹果V(SA) UNTIL FALSE儿子V(SM) P(SA) 拿苹果V(SE) 吃苹果女儿V(SF) P(SB) 拿香蕉V(SE) 吃香蕉(三)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。