计算机操作系统PV操作例题.docx

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计算机操作系统PV操作例题

问题1一个司机与售票员的例子

　　在公共汽车上，为保证乘客的安全，司机和售票员应协调工作：

　　停车后才能开门，关车门后才能行车。

用PV操作来实现他们之间的协调。

　　S1：

是否允许司机启动汽车的变量

　　S2：

是否允许售票员开门的变量

　　driver（）//司机进程

　　{

　　while

（1）//不停地循环

　　{

　　P（S1）;//请求启动汽车

　　启动汽车;

　　正常行车；

　　到站停车；

　　V（S2）;//释放开门变量，相当于通知售票员可以开门

　　}

　　}

　　busman（）//售票员进程

　　{

　　while

（1）

　　{

　　关车门;

　　V（S1）；//释放开车变量，相当于通知司机可以开车

　　售票

　　P（S2）；//请求开门

　　开车门；

　　上下乘客；

　　}

　　}

注意：

busman（）driver（）两个不停循环的函数

问题2?

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;

问题3?

有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现：

（1）?

?

?

?

?

?

每次只允许一个人过桥；

（2）?

?

?

?

?

?

当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。

（3）?

?

?

?

?

?

当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。

（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。

（1）解

设信号量MUTEX=1

P（MUTEX）

?

过桥

V（MUTEX）

（2）解

设信号量：

MUTEX=1（东西方互斥）

?

?

?

?

?

MD=1?

?

?

（东向西使用计数变量互斥）

?

?

MX=1?

?

?

（西向东使用计数变量互斥）

设整型变量：

CD=0?

（东向西的已上桥人数）

?

?

?

?

?

?

?

CX=0?

（西向东的已上桥人数）

从东向西：

P（MD）

IF（CD=0）

{P（MUTEX）?

}

CD=CD+1

V（MD）

过桥

P（MD）

CD=CD-1

IF（CD=0）

{V（MUTEX）?

}

V（MD）

从西向东：

P（MX）

IF（CX=0）

{P（MUTEX）?

}

CX=CX+1

V（MX）

过桥

P（MX）

CX=CX-1

IF（CX=0）

{V（MUTEX）?

}

V（MX）

（3）解：

从东向西的，和

（2）相同；从西向东的和

（1）相同。

问题4有一个俱乐部，有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，甲负责送烟，乙负责送火，无顾客请求时，服务员睡眠。

顾客自己不能带烟和火，当顾客要抽烟时，可请求服务员送烟和火，烟和火还未送到时，顾客必须等待。

设信号量：

SY,SH,CY,CH:

初值都为0

甲服务员

REPEAT

P（SY）

送烟

V（CY）

UNTILFALSE

乙服务员

REPEAT

P（SH）

送火

V（CH）

UNTILFALSE

顾客

V（SY）?

V（SH）?

P（CY）?

P（CH）?

抽烟

问题5一家四人父、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）

UNTILFALSE

母亲

REPEAT

削苹果

P（SE）

放苹果

V（SA）

UNTILFALSE

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）把

（1）改为：

儿子要吃苹果时，请母亲放苹果，女儿要吃香蕉时，请父亲放香蕉，（还是盘子为空时才可以放）。

（2）解：

再增加两个信号量：

SF=0,SM=0

父亲

REPEAT

P（SF）

剥香蕉

P（SE）

放香蕉

V（SB）

UNTILFALSE

母亲

REPEAT

P（SM）

削苹果

P（SE）

放苹果

V（SA）

UNTILFALSE

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

问题6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（2003年系统设计员考试的题目）

解：

设信号量：

S=0，C=0（顾客与收银员的同步信号量），M=N

收银员

P（S）

收银

V（C）

顾客

P（M）

进入店内购物

V（S）

P（C）

V（M）

问题7有一个理发店，店内共有20个座位供顾客等待理发，（进入理发店的顾客，都在此座位上等待理发，正在理发的顾客不占用此座位），当20个座位坐满了，后到的顾客不等待，立即回家。

当没有顾客时，理发师睡眠等待。

解：

设信号量：

S=0.C=0,MUTEX=1

设整型变量?

SM=20

理发师

REPEAT

P（S）-------如无顾客，理发师等待

V（C）?

?

?

?

叫一个顾客理发

理发

UNTILFALSE

顾客

P（MUTEX）

IF（SM=0）

{V（MUTEX）――――满座，离开，回家

RETURN

ELSE

SM=SM-1―――――空座位数减1

V（MUTEX）

}

V（S）――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他

P（C）———————等理发师叫自己理发

P（MUTEX）

SM=SM+1―――――被叫到，释放一个空的座位

V（MUTEX）

接受理发

如果此题改为：

满座时，顾客等待空座位：

则顾客进程的程序修改如下：

把SM设为信号量?

SM=20

顾客

P（SM）---------------------申请一个座位，无则等待

V（S）――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他

P（C）———————等理发师叫自己理发

V（SM）

接受理发

问题8一个盒子，内有黑白两种棋子（数量相等），甲每次从盒子中取出一颗黑子，乙每次从盒子中取出一颗白子，一人取了棋子后，必须等另一方取过棋子方可再取，（可假设甲先取）。

解：

?

设信号量：

SJ=1,SY=0

甲

REPEAT

P（SJ）

取一颗黑子

V（SY）

UNTIL盒子中无黑子

乙

REPEAT

P（SY）

取一颗白子

V（SJ）

UNTIL盒子中无白子

（八）按要求完成下面的程序。

设有三个进程，input进程、compute进程和output进程；它们通过共享一个缓冲区buf的合作关系如下：

（1）input进程每次输入数据后，把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印；

（2）comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算，并当output进程把输入数据打印完成后，把计算结果送入buf供output进程打印；

（3）output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。

解：

设信号量：

sa=1,sb=sc=sd=0,请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V操作的语句填入下面的程序。

procedureinput

begin

localdata

repeat

?

get（data）;?

?

?

p（sa）;

?

buf=data;

?

（1）

?

?

?

?

?

V（sc）?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

v（sb）;

untilfalse

end;

procedurecompute

begin

locoldata

repeat

?

?

（2）

?

?

?

?

?

?

P（sb）?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

data=buf;

?

?

计算data并把结果保存在data;

?

?

（3）

?

?

?

?

?

P（sd）?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

buf=data;

?

?

v（sc）;

untilfalse

end;

procedureoutput

begin

localdata

repeat

?

?

P（sc）

?

?

打印buf;

?

?

（4）

?

?

?

?

?

V（sd）?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

p（sc）

?

?

打印buf;

?

?

v（sa）;

untilfalse

end;

5.今有三个进程R、M、P，它们共享一个缓冲区。

R负责从输入设备读信息，每次读出一个记录并把它存放在缓冲区中：

M在缓冲区加工读入的记录；P把加工后的记录打印输出。

输入的记录经加工输出后，缓冲区中又可存放下一个记录。

请用P、V操作为同步机构写出他们并发执行时能正确工作的程序。

答：

三个进程共用一个缓冲区，他们必须同步工作，可定义三个信号量：

S1：

表示是否可把读人的记录放到缓冲区，初始值为1.

S2：

表示是否可对缓冲区中的记录加工，初始值为0.

S3：

表示记录是否加工好，可以输出，初始值也为0.

三个进程可如下设计：

Begin

S1，S2，S3：

semaphore；

S1：

＝l；S2：

＝S3：

＝0；

cobegin

processR

begin　

L1：

读记录；

P（S1）；

记录存入缓冲区；

V（S2）；

gotoL1；

end；

processM

begin

L2：

P（S2）；

加工记录；

V（S3）；

gotoL2；

end；

processP

begin

L3：

P（S3）；

输出加工后的记录；

V（S1）；

gotoL3；

end；

coend；

end.

6.现有4个进程R1，R2，W1，W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B.进程R1每次把从键盘上投入的一个数存放到缓冲器B中，供进程W1打印输出；进程R2每次从磁盘上读一个数放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。

当一个进程把数据存放到缓冲器后，在该数还没有被打印输出之前不准任何进程再向缓冲器中存数。

在缓冲器中还没有存入一个新的数之前不允许任何进程加快从缓冲区中取出打印是怎样才能使这四个进程在并发执行是协调的工作？

答：

这四个进程实际上是两个生产者R1，R2和两个消费者W1，W2.各自生成不同的产品中各自的消费对象去消费，他们共享一个的缓冲器。

由于缓冲器只能存放一个数，所以，R1和R2在存放数时必须互斥。

而R1和W1、R2和W2之间存在同步。

为了协调它们的工作可定义三个信号量：

S：

表示能否把数存人缓冲器B，初始值为1.

S1：

表示R1是否已向缓冲器存入从键盘上读入的一个数，初始值为0.

S2：

表示R2是否已向缓冲器存入从磁盘上读入的一个数，初始值为0.

Begin

S，S1，S2：

semaphore；

S：

＝1；S1：

＝S2：

＝0；

Cobegin

processR1

xl：

integer

begin

L1：

从键盘读一个数；

x1：

=读入的数；

P（S）；

P（S）；

B：

＝xl

V（S1）；

gotoL1；

end；

processR2

　x2：

integer；

begin

L2：

从磁盘读一数；

x2：

=读入的数；

　x2：

=读入的数；

　P（S）；

B：

＝x2；

V（S2）；

gotoL2；

end；

　processW1

y：

integer；

begin

L3：

P（S1）；

y：

=B；

　V（S）；

打印y中的数；

gotoL3；

end；

processW2

z：

integer

　begin

　L4：

P（S2）；

z：

=B；

V（S）；

打印z中的数；

　gotoL4；

end；

coend；

end.