操作系统同步互斥练习题Word文档下载推荐.docx
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V(S2);
GOTOL2;
ProcessSon:
L3:
P(S2);
GetOrange;
V(S);
ProcessDaughter:
L4:
P(S1);
GetApple;
GOTOL4;
CoEnd;
2、写者优先的“读者――写者”问题:
1)共享读
2)互斥写、读写互斥
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)
wmutex:
semaphore=1//读者与写者之间、写者与写者之间互斥使用共享数据
S:
semaphore=1//当至少有一个写者准备访问共享数据时,它可使后续的读者等待写完成
S2:
semaphor=1//阻塞第二个以后的等待读者
readcount,writecount:
semaphore=0,0;
//当前读者数量、写者数量
mutex1:
semaphore=1//多个读者互斥使用readcount
mutex2:
semaphore=1//多个写者互斥使用writecount
Reader:
begin
Repeat
Wait(S2);
wait(S);
wait(mutex1)
ifreadcount=0thenwait(wmutex);
readcount++;
signal(mutex1);
signal(S);
signal(S2);
reading…
wait(mutex1);
readcount--;
ifreadcount=0thensignal(wmutex);
signal(mutex1);
untilfalse;
begin;
writer:
repeat;
wait(mutex2);
ifwritecount=0thenwait(S);
writecount++;
signal(mutex2);
wait(wmutex);
writing…
signal(wmutex);
writecount--;
ifwritecount=0thensignal(S);
end;
coend;
4、有一个仓库,可以存放A、B两种产品,但要求:
1每次只能存入一种产品(A或B);
2A产品数量-B产品数量<
M;
3B产品数量-A产品数量<
N;
其中M、N是正整数,使用P、V操作描述产品A与产品B的入库过程。
Mutex,Sa,Sb:
Semaphore;
Mutex=1;
Sa=M-1;
Sb=N-1;
CoBegin:
ProcessPA:
Begin
Loop:
P(Sa);
P(Mutex);
产品A入库;
V(Mutex);
V(Sb);
GotoLoop;
End;
ProcessPB:
P(Sb);
产品B入库;
V(Sa);
5、进程A1、A2、……An1通过m个缓冲区向进程B1、B2……Bn2不断地发送消息。
发送和接收工作遵循如下规则:
(1)每个发送进程一次发送一个消息,写入一个缓冲区,缓冲区大小等于消息长度;
(2)对每一个消息,B1,B2,…,Bn都必须接收一次,读入各自的数据区内;
(3)m个缓冲区都满时,发送进程等待;
没有可读的消息时,接收进程等待。
解答:
本题是生产者——消费者问题的一个变形,一组生产者A1,A2,…….An1和一组消费者B1,B2,……Bn2公用m个缓冲区,每个缓冲区只要写一次,但需要读n2次,因此,我们可以把这一组缓冲区看成n2组缓冲区,每个发送者需要同时写n2组缓冲区,而每一个接收者只需读它自己对应的那组缓冲区中的对应单元。
Mutex,empty[n2],full[n2]:
semaphore;
Mutex=1;
//多进程互斥使用缓冲区
empty[0,1,……n2]={m,m,……m};
full[0,1,…..n2]={0,0,……0};
intI;
ProcessAi
Begin:
IntI;
For(I=0;
I<
n2;
I++)
P(empty[I]);
P(Mutex);
将消息放入缓冲区;
v(Mutex);
for(I=0;
I<
v(full[I]);
GotoLoop;
End;
ProcessBi
Loop:
P(full[I]);
从消息缓冲区取出消息;
v(Mutex);
v(empty[I]);
CoEnd;
6、理发师问题:
一个理发店有N张沙发和一张理发椅,没有顾客要理发时,理发师便去睡觉;
当一个顾客走进理发店时,如果所有的沙发都已被占用,他便离开理发店;
否则,如果理发师正在为其他顾客理发,则该顾客就找一张空沙发坐下等待;
如果理发师因无顾客正在睡觉,则由新到的顾客唤醒理发师为其理发。
在理发完成后,顾客必须付费,直到理发师收费后才能离开理发店。
使用信号量实现这一同步问题。
为解决上述问题,需要设置一个整形变量count用来对理发店中的顾客进行计数,再设置7个信号量:
mutex用来实现顾客进程对count变量的互斥访问,其初值为1;
sofa是对应于等候室中N张沙发的资源信号量,其初值为N;
empty表示是否有空闲的理发椅,其初值为1;
full表示理发椅上是否坐有等待理发的顾客,其初值为0;
cut用来等待理发的完成,其初值为0;
payment用来等待付费,其初值为0;
receipt用来等待收费,其初值为0。
Intcount=0;
Mutex,sofa,empty,full,cut,payment,receipt:
semaphore=1,N,1,0,0,0,0;
ProcessGuest:
P(mutex);
If(count>
N)then
{
v(mutex);
exitshop;
}
else
count++;
if(count>
1)then
p(sofa);
sitonsofa;
p(empty);
getupfromsofa;
v(sofa);
else//count=1
sitonthebaber_chair;
v(full);
p(cut);
pay;
v(payment);
p(receipt);
getupfromthebaber_chair;
v(empty);
p(mutex)
count--;
ProcessBarber:
P(full);
Cuthair;
V(cut);
P(payment);
Acceptpayment;
V(receipt);
7、一个海底隧道中只有一个车道,规定同一个方向的可以连续过隧道;
某方向有列车过隧道时,另一个方向的列车就要等待,现在东岸和西岸都有列车要过隧道,如果把每个过隧道的列车看作一个进程,为保证安全,使用P、V操作实现正确管理。
8、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;
9、教材作业第25题:
(1)具有忙等待的关锁和开锁原语:
Lock(W):
{WhileW=1DoNoOperation;
W=1;
}
Unlock(W):
{W=0;
(2)不会忙等待的关锁和开锁原语:
{W++;
IfW>
1ThenBlock();
{W--;
IfW>
=1ThenWakeup();
10、教材作业第28题:
第一种解法:
S1,S2:
Semaphore=0,0;
Main()
{Cobegin:
Collection();
Computer();
Collection()
{L1:
CollectMesg;
PutMesgIntoBuffer;
V(S1);
P(S2);
GotoL1;
Computer()
{L2:
P(S1);
GetMesg;
V(S2);
Computing;
GotoL2;
第二种解法:
Semaphore=0,1;
P(S2);
11、信号量的PV操作是如何定义的?
试说明信号量的PV操作的物理意义。
参考答案:
P(S):
将信号量S减1,若结果大于或等于0,则该进程继续执行;
若结果小于0,则该进程被阻塞,并将其插入到该信号量的等待队列中,然后转去调度另一进程。
V(S):
将信号量S加1,若结果大于0,则该进程继续执行;
若结果小于或等于0,则从该信号量的等待队列中移出一个进程,使其从阻塞状态变为就绪状态,并插入到就绪队列中,然后返回当前进程继续执行。
PV操作的物理含义:
信号量S值的大小表示某类资源的数量。
当S>
0时,其值表示当前可供分配的资源数目;
当S<
0时,其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。
每执行一次P操作,S值减1,表示请求分配一个资源,若S≥0,表示可以为进程分配资源,即允许进程进入其临界区;
若S<
0,表示已没有资源可供分配,申请资源的进程被阻塞,并插入S的等待队列中,S的绝对值表示等待队列中进程的数目,此时CPU将重新进行调度。
每执行一次V操作,S值加1,表示释放一个资源,若S>
0,表示等待队列为空;
若S≤0,则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程,于是唤醒其中一个进程,并将其插入就绪队列。
无论以上哪种情况,执行V操作的进程都可继续运行。
12、假设有三个并发进程P,Q,R,其中P负责从输入设备上读入信息并传送给Q,Q将信息加工后传送给R,R则负责将信息打印输出。
写出下列条件的并发程序:
(1)进程P、Q共享一个缓冲区,进程Q、R共享另一个缓冲区。
(2)进程P、Q共享一个由m个缓冲区组成的缓冲池,进程Q、R共享另一个由n个缓冲区组成的缓冲池。
(1)
第一步:
确定进程
3个进程P、Q、R
P进程:
●从输入设备上读入信息
●将信息放入缓冲区1
Q进程:
●从缓冲区1取出信息
●将信息放入缓冲区2中
R进程:
●从缓冲区2取出信息
●将信息打印输出
第二步:
确定进程的同步、互斥关系
●同步:
P当缓存区1无数据时,才可以向缓冲区1写入信息
Q当缓存区1有数据时,才可以从缓冲区1读取信息
Q当缓存区2无数据时,才可以向缓冲区2写入信息
R当缓存区2有数据时,才可以从缓冲区2读取信息
第三步:
设置信号量
●缓存区1无数据,empty1,初值1
●缓存区1有数据,full1,初值0
●缓存区2无数据,empty2,初值1
●缓存区2有数据,full2,初值0
第四步:
用伪代码描述
begin
empty1,empty2,full1,full2:
empty1:
=1;
empty2:
full1:
=0;
full2:
cobegin
P();
Q();
R();
coend;
end;
processP()
begin
L1:
从输入设备上读入信息;
P(empty1);
将信息放入缓冲区1;
V(full1);
gotoL1
end;
processQ()
L2:
P(full1);
从缓冲区1取出信息;
V(empty1);
P(empty2);
将信息放入缓冲区2;
V(full2);
gotoL2
processR()
L3:
P(full2);
从缓冲区2取出信息;
V(empty2);
将信息打印输出;
gotoL3;
(2)
●将信息放入缓冲池1中的一个空缓冲区中
●从缓冲池1中的一个非空缓冲区中取出信息
●将信息放入缓冲池2中的一个空缓冲区中
●从缓冲池2中的一个非空缓冲区中取出信息
P当缓冲池1中有空的缓冲区时,才可以向缓冲池1写入信息
Q当缓冲池1中有非空的缓冲区时,才可以从缓冲池1读取信息
Q当缓冲池2中有空的缓冲区时,才可以向缓冲池2写入信息
R当缓冲池2中有非空的缓冲区时,才可以从缓冲池2读取信息
●缓冲池1中的空缓冲区的数量,empty1,初值m
●缓冲池1中的非空缓冲区的数量,full1,初值0
●缓冲池2中的空缓冲区的数量,empty2,初值n
●缓冲池2中的非空缓冲区的数量,full2,初值0
=m;
=n;
将信息放入缓冲池1中的一个空缓冲区中;
从缓冲池1中的一个非空缓冲区中取出信息;
将信息放入缓冲池2中的一个空缓冲区中;
从缓冲池2中的一个非空缓冲区中取出信息;
end;
13、有四个并发进程:
R1,R2,W1和W2,它们共享可以存放一个数的缓冲区。
进程R1每次从磁盘读入一个数存放到缓冲区中,供进程W1打印输出;
进程R2每次从键盘读一个数存放到缓冲区中,供进程W2打印输出。
当缓冲区满时,不允许再向缓冲区中存放数据;
当缓冲区空时,不允许再从缓冲区中取出数据打印输出。
试用PV操作实现四个进程的协调运行。
4个进程R1、R2、W1、W2
R1进程:
●从磁盘上读入一个数
●将数存放到缓冲区中
W1进程:
●将R1进程放进缓冲区中的数取出
●打印输出
R2进程:
●从键盘读入一个数
W2进程:
●将R2进程放进缓冲区中的数取出
R1当缓存区无数据时,才可以向缓冲区写入数据
R2当缓存区无数据时,才可以向缓冲区写入数据
W1当缓存区中是R1写的数据时,才可以将数据从缓冲区中读出
W2当缓存区中是R2写的数据时,才可以将数据从缓冲区中读出
●缓存区无数据,empty,初值1
●缓存区中是R1写的数据,full1,初值0
●缓存区中是R2写的数据,full2,初值0
empty,full1,full2:
empty:
full1:
R1();
R2();
W1();
W2();
processR1()
从磁盘上读入一个数;
P(empty);
将数存放到缓冲区中;
processR2()
从键盘上读入一个数;
processW1()
将缓冲区中的数取出;
V(empty);
打印输出;
gotoL3
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