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进程同步练习题.docx
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进程同步练习题
进程同步练习题
1.第二类读者写者问题,信号量解决方法
2.复印室里有一个操作员为顾客复印资料,有5把椅子供顾客休息等待复印。
如果没有顾客,则操作员休息。
当顾客来到复印室时,如果有空椅子则坐下来,并唤醒复印操作员;如果没有空椅子则必须离开复印室。
3.如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B,而B中每次只能存放一个数。
当缓冲器中无数时,进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。
若存放到缓冲器中的是奇数,则允许进程W1将其取出打印;若存放到缓冲器中的是偶数,则允许进程W2将其取出打印。
同时规定:
进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数;进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次;W1和W2都不能从空缓冲中取数。
写出这三个并发进程能正确工作的程序。
4.现有四个进程R1、R2、W1、W2,它们共享可以存放一个数的缓冲器B。
进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中,供进程W1打印输出;进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中,供进程W2打印输出。
为防止数据的丢失和重复打印,问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。
5.有一个仓库,可以存放A和B两种产品,但要求:
(1)每次只能存入一种产品(A或B);
(2)-N<A产品数量-B产品数量<M。
其中,N和M是正整数。
试用同步算法描述产品A与产品B的入库过程。
6.设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C,他们共享一个无限大的仓库,生产者每次循环生产一个产品,然后入库供销售;销售者每次循环从仓库中取出一个产品进行销售。
如果不允许同时入库,也不允许边入库边出库;而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足以下关系:
-n≤A的件数-B的件数≤m,其中n、m是正整数。
1.第二类读者写者问题,信号量解决方法
答:
为了使写者优先,可在原来的读优先算法的基础上增加一个互斥信号量s,初值为1,使得当至少有一个写者准备访问共享对象时,它可以使后续的读者进程等待完成;
整型变量writecount,初值为0,用来对写者进行计数;
互斥信号量mutex,初值为1,用来实现多个读者对写者writecount进行互斥访问。
Processreader()
{while
(1)
{
wait(s);
wait(rmutex);
if(readcount==0)wait(wmutex);
readcount++;
signal(rmutex);
signal(s);
performreadoperation;
wait(rmutex);
readcount--;
if(readcount==0)signal(wmutex);
signal(rmutex);
}
}
Processwriter()
{while
(1)
{
wait(mutex);
if(writecount==0)wait(s);
writecount++;
signal(mutex);
wait(wmutex);
performwriteoperation;
signal(wmutex);
wait(mutex);
writecount--;
if(writecount==0)signal(s);
signal(mutex);
}
}
Main()
{
cobegin
{reader();
writer();
}
}
2.复印室里有一个操作员为顾客复印资料,有5把椅子供顾客休息等待复印。
如果没有顾客,则操作员休息。
当顾客来到复印室时,如果有空椅子则坐下来,并唤醒复印操作员;如果没有空椅子则必须离开复印室。
答:
信号量:
customers表示正在等待复印的顾客数量(不包括正在复印的顾客)
operator记录正在等候顾客的操作员数,只有1和0
mutex用于对waiting的访问;
变量:
waiting表示等待的顾客数量。
它实际上是customers的一个副本。
之所以使用waiting是因为无法读取信号量的当前值。
semaphorecustomers=0,operator=0,mutex=1;
waiting=0;
processoperator()//操作员进程
{while
(1)
{
wait(customers);//等待顾客到来
复印;
signal(operator);//通知顾客已经完成复印
}
}
processcusotmeri()//顾客进程i
{
wait(mutex);
if(waiting<5)
{
waiting++;
signal(customers);
signal(mutex);
wait(operator);
wait(mutex);
waiting--;
signal(mutex);
}
else
{
signal(mutex);
离开复印室;
}
}
main()
{
cobegin
{operator();
customeri();
}
}
3、如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B,而B中每次只能存放一个数。
当缓冲器中无数时,进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。
若存放到缓冲器中的是奇数,则允许进程W1将其取出打印;若存放到缓冲器中的是偶数,则允许进程W2将其取出打印。
同时规定:
进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数;进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次;W1和W2都不能从空缓冲中取数。
写出这三个并发进程能正确工作的程序。
答:
S为互斥信号量,用来对缓冲器的互斥使用;
SO和SE为资源信号量,SO表示是否允许进程W1打印;SE表示是否允许进程W2打印。
semaphoreS=1,SO=SE=0;
bufferB;
processR()
{intx;
while
(1)
{从输入设备上读一个数;
x=接收的数;
wait(S);
B=x;
ifB=奇数thensignal(SO);
elsesignal(SE);
}
}
processW1()
{inty;
while
(1)
{wait(SO);
y=B;
signal(S);
打印y中数;
}
}
processW2()
{intz;
while
(1)
{wait(SE);
z=B;
signal(S);
打印z中数;
}
}
main()
{
cobegin
{
R();
W1();
W2();
}
}
4.现有四个进程R1、R2、W1、W2,它们共享可以存放一个数的缓冲器B。
进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中,供进程W1打印输出;进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中,供进程W2打印输出。
为防止数据的丢失和重复打印,问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。
答:
S:
互斥访问缓冲器
S1:
是否可以供进程W1打印输出
S2:
是否可以供进程W2打印输出
semaphoreS=1,S1=S2=0;
bufferB;
processR1()
{intx;
while
(1)
{
接收来自键盘的数;
x=接收的数;
wait(S);
B=x;
signal(S1);
}
}
processR2()
{inty;
while
(1)
{
从磁盘上读一个数;
y=接收的数;
wait(S);
B=y;
signal(S2);
}
}
processW1()
{intk;
while
(1)
{
wait(Sl);
k=B;
signal(S);
打印k中数;
}
}
processW2()
{intj;
while
(1)
{
wait(S2);
j=B;
signal(S);
打印j中数;
}
}
main()
{
cobegin{
R1();
R2();
W1();
W2();
}
}
5、有一个仓库,可以存放A和B两种产品,但要求:
(1)每次只能存入一种产品(A或B);
(2)-N<A产品数量-B产品数量<M。
其中,N和M是正整数。
试用同步算法描述产品A与产品B的入库过程。
分析:
A产品的数量不能比B产品的数量少N个以上,A产品的数量不能比B产品的数量多M个以上.
设置两个信号量来控制A、B产品的存放数量,sa表示当前允许A产品比B产品多入库的数量,即在当前库存量和B产品不入库的情况下,还可以允许sa个A产品入库;
sb表示当前允许B产品比A产品多入库的数量,即在当前库存量和A产品不入库的情况下,还可以允许sb个B产品入库。
初始时,sa为M一1,sb为N一1。
当往库中存放入一个A产品时,则允许存入B产品的数量也增加1;当往库中存放入一个B产品时,则允许存入A产品的数量也增加1。
semaphoremutex=1,sa=M-1,sb=N-1;
processputa()
{while
(1)
{取一个产品;
wait(sa);
wait(mutex);
将产品入库;
signal(mutex);
signal(sb);
}
}
processputb()
{while
(1)
{取一个产品;
wait(sb);
wait(mutex);
将产品入库;
signal(mutex);
signal(sa);
}
}
main()
{cobegin{
puta();
putb();
}
}
6、设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C,他们共享一个无限大的仓库,生产者每次循环生产一个产品,然后入库供销售;销售者每次循环从仓库中取出一个产品进行销售。
如果不允许同时入库,也不允许边入库边出库;而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足以下关系:
-n≤A的件数-B的件数≤m,其中n、m是正整数。
分析:
生产者A、B和消费者之间不能同时将产品入库和出库,故仓库是一个临界资源。
生产的A、B产品必须满足:
-n≤A的件数-B的件数≤m,如练习5中,同样的方法管理,分别使用了信号量SAB和SBA;
仓库的管理只要求出入库互斥,由于仓库无限大入库只需操作互斥就可以完成,出库要考虑有无产品,SA对应于仓库中的A产品量,SB对应于仓库中的B产品量;
销售要满足:
-n≤A的件数-B的件数≤m,用difference表示A的件数-B的件数,即difference=A的件数-B的件数;difference==-n的时候,不能取产品B,只能取A;difference==m的时候,不能取产品A,只能取B;
-n 答: 为了互斥地入库和出库,需为仓库设置一初值为1的互斥信号量mutex;为了使生产的产品件数满足-n≤A的件数-B的件数≤m,须设置两个同步的信号量,其中SAB表示当前允许A生产的产品数量,其初值为m,SBA表示当前允许B生产的产品数量,其初值为n;另外,还需设置一个整数difference表示所销售的A、B产品数量之差,而为了同步生产者和销售者并使销售的A、B产品的件数-n≤A的件数-B的件数≤m,还需要设置三个资源信号量,其中S对应于仓库中的总的产品量,SA对应于仓库中的A产品量,SB对应于仓库中的B产品量,它们的初值都为0. SemaphoreSAB=m,SBA=n,S=0,SA=0,SB=0,mutex=1; processA() {while (1) {//生产产品,-n≤A的件数-B的件数≤m,方法同第4题 wait(SAB); ProduceaproductA; signal(SBA); //入库操作,满足出入库操作互斥即可 wait(mutex); addtheproductAtothestorehouse; signal(mutex); signal(SA);//入库产品A一件,所以给SA增值 signal((S);//入库产品一件,所以给S增值,S是仓库中全部产品的数量 } } processB() {while (1) {//生产产品,-n≤A的件数-B的件数≤m,方法同第4题 wait(SBA); ProduceaproductB; signal(SAB); //入库操作,满足出入库操作互斥即可 wait(mutex); addtheproductAtothestorehouse; signal(mutex); signal(SB);//入库产品A一件,所以给SA增值 signal((S);//入库产品一件,所以给S增值,S是仓库中全部产品的数量 } } processC() {while (1) {wait(S);//首先检查有无产品,无产品阻塞,有产品,下面操作将会取走一件产品,所以S减1 if(difference<=-n) {wait(SA);//difference<=-n时只能取A产品一件,无A产品则需阻塞 //出库操作,满足出入库操作互斥 wait(mutex); takeaproductAfromstorehouse; signal(mutex); difference++;//取A产品一件,difference++ } elseif(difference>=m) {wait(SB);//difference>=m时只能取B产品一件,无B产品则需阻塞 //出库操作,满足出入库操作互斥 wait(mutex); takeaproductBfromstorehouse; signal(mutex); difference--;//取B产品一件,difference-- } else {//-n //出库操作,满足出入库操作互斥 wait(mutex); takeaproductA或Bfromstorehouse; signal(mutex); if(product_type==A) {//取的是产品A,则信号量SA减1,这里不可能发生没有A产品,进程C需要阻塞的情况 wait(SA); difference++;//取A产品一件,difference++ } else {//取的是产品B,则信号量SB减1,这里不可能发生没有B产品,进程C需要阻塞的情况 wait(SB); difference--;//取B产品一件,difference-- } } Selltheproduct; } } main() { cobegin{ A(); B(); C(); } } (注: 文档可能无法思考全面,请浏览后下载,供参考。 )
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