新版进程同步典型例题操作系统解析.docx
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新版进程同步典型例题操作系统解析
进程同步练习题
1.在公共汽车上,司机和售票员的工作流程如图所示。
为保证乘客的安全,司机和售票员应密切配合协调工作。
请用信号量来实现司机与售票员之间的同步。
图司机和售票员工作流程图
2.桌子上有一只盘子,盘子中只能放一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果,妈妈专向盘子中放橘子,一个儿子专等吃盘子中的橘子,一个女儿专等吃盘子中的苹果。
用PV操作实现他们之间的同步机制。
3.a,b两点之间是一段东西向的单行车道,现要设计一个自动管理系统,管理规则如下:
(1)当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段,但另一方向的车必须在ab段外等待;
(2)当ab之间无车辆在行驶时,到达a点(或b点)的车辆可以进入ab段,但不能从a点和b点同时驶入;
(3)当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时,应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。
请用信号量为工具,对ab段实现正确管理以保证行驶安全。
4.将只读数据的进程称为“读者”进程,而写或修改数据的进程称为“写者”进程。
允许多个“读者”同时读数据,但不允许“写者”与其他“读者”或“写者”同时访问数据。
另外,要保证:
一旦有“写者”等待时,新到达的“读者”必须等待,直到该“写者”完成数据访问为止。
试用P、V操作正确实现“读者”与“写者”的同步。
(第二类读者写者问题,信号量解决方法)
5.一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。
若一个桥墩只能站一个人,过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。
过河时,只要对岸无人过,就可以过。
但不允许河对岸的两个人同时过,以防止出现死锁。
请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。
6.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。
1、在公共汽车上,司机和售票员的工作流程如图所示。
为保证乘客的安全,司机和售票员应密切配合协调工作。
请用信号量来实现司机与售票员之间的同步。
图司机和售票员工作流程图
【答案】
设置两个资源信号量:
S1、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.
semaphoereS1=S2=0;
voidDriver()
{
while
(1)
{
wait(S1);
启动车辆;
正常行车;
到站停车;
signal(S2);
}
}
voidBusman()
{
while
(1)
{
关车门;
signal(S1);
售票;
wait(S2);
开车门;
}
}
main()
{
cobegin{
Driver();
Busman();
}
}
2.桌子上有一只盘子,盘子中只能放一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果,妈妈专向盘子中放橘子,一个儿子专等吃盘子中的橘子,一个女儿专等吃盘子中的苹果。
用PV操作实现他们之间的同步机制。
【答案】
信号量S用来实现盘子的互斥访问,S1表示盘子中苹果个数,S2表示盘子中橘子的个数。
semaphoreS=1,S1=S2=0;
voidfather()
{
while
(1)
{
准备苹果;
wait(S);
将苹果放在盘子内;
signal(S1);
}
}
voidmother()
{
while
(1)
{
准备橘子;
wait(S);
将橘子放在盘子内;
signal(S2);
}
}
voiddaughter()
{
while
(1)
{
wait(Sl);
从盘子里拿走苹果;
signal(S);
吃苹果;
}
}
voidson()
{
while
(1)
{
wait(S2);
从盘子里拿走橘子;
signal(S);
吃橘子;
}
}
main()
{
cobegin{
father();
mother();
daughter();
son();
}
}
3.a,b两点之间是一段东西向的单行车道,现要设计一个自动管理系统,管理规则如下:
(1)当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段,但另一方向的车必须在ab段外等待;
(2)当ab之间无车辆在行驶时,到达a点(或b点)的车辆可以进入ab段,但不能从a点和b点同时驶入;
(3)当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时,应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。
请用信号量为工具,对ab段实现正确管理以保证行驶安全。
【答案】
此题是读者-写者问题的变形。
设置3个信号量S1、S2和Sab,分别用于从a点进入的车互斥访问共享变量ab(用于记录当前ab段上由a点进入车辆的数量),从b点进入的车互斥访问共享变量ba(用于记录当前ab段上由b点进入车辆的数量)和a、b点的车辆互斥进入ab段。
3个信号量的初值分别为1、1和1,两个共享变量ab和ba的初值分别为0、0。
semaphoreS1=1,S2=1,Sab=1;
intab=ba=0;
voidPab()
{
while
(1)
{
wait(S1);
if(ab==0)
wait(Sab);
ab=ab+1;
signal(S1);
车辆从a点驶向b点;
wait(S1);
ab=ab-1;
if(ab==0)
signal(Sab);
signal(S1);
}
}
voidPba()
{
while
(1)
{
wait(S2);
if(ba==0)
wait(Sab);
ba=ba+1;
signal(S2);
车辆从b点驶向a点;
wait(S2);
ba=ba-1;
if(ba==0)
signal(Sab);
signal(S2);
}
}
main()
{
cobegin{
Pab();
Pba();
}
}
4.将只读数据的进程称为“读者”进程,而写或修改数据的进程称为“写者”进程。
允许多个“读者”同时读数据,但不允许“写者”与其他“读者”或“写者”同时访问数据。
另外,要保证:
一旦有“写者”等待时,新到达的“读者”必须等待,直到该“写者”完成数据访问为止。
试用P、V操作正确实现“读者”与“写者”的同步。
(第二类读者写者问题,信号量解决方法)
【答案】
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;
整型变量writecount,初值为0,用来对写者进行计数;
互斥信号量wmutex,初值为1,用来实现多个写者对writecount进行互斥访问。
Processreader()
{while
(1)
{
wait(s);
wait(rmutex);
if(readcount==0)wait(mutex);
readcount++;
signal(rmutex);
signal(s);
performreadoperation;
wait(rmutex);
readcount--;
if(readcount==0)signal(mutex);
signal(rmutex);
}
}
Processwriter()
{while
(1)
{
wait(wmutex);
if(writecount==0)wait(s);
writecount++;
signal(wmutex);
wait(mutex);
performwriteoperation;
signal(mutex);
wait(wmutex);
writecount--;
if(writecount==0)signal(s);
signal(wmutex);
}
}
Main()
{
cobegin
{reader();
writer();
}
}
5.一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。
若一个桥墩只能站一个人,过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。
过河时,只要对岸无人过,就可以过。
但不允许河对岸的两个人同时过,以防止出现死锁。
请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。
【答案】
信号量s:
互斥使用桥,初值为1
信号量scount1:
对方向1上过河人计数器count1的互斥使用,初值为1
信号量scount2:
对方向2上过河人计数器count2的互斥使用,初值为1
信号量scount:
代表桥上过河人的计数信号量,初值为桥墩个数N
变量count1:
方向1上过河人计数器
变量count2:
方向2上过河人计数器
Semaphores,scount1,scount2,scount;
intcount1,count2;
s=1;scount1=1;scount2=1;scount=N;
count1=0;count2=0;
voiddirect1(inti)
{
wait(scount1);
if(count1==0)
wait(s);
count1++;
signal(scount1);
wait(scount);
上桥,过桥,下桥;
signal(scount);
wait(scount1);
count1--;
if(count1==0)
signal(s);
signal(scount1);
}
voiddirect2(inti)
{
wait(scount2);
if(count2==0)
wait(s);
count2++;
signal(scount2);
wait(scount);
上桥,过桥,下桥;
signal(scount);
wait(scount2);
count2--;
if(count2==0)
signal(s);
signal(scount2);
}
main()
{
cobegin{
direct1
(1);
…
direct1(n);
direct2
(1);
…
direct2(m);
}
}
6、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。
【答案】
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(当前允许A产品入库数量),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(当前允许B产品入库数量),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();
}
}
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