新版进程同步典型例题(操作系统)

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。司机启动车辆正常行车到站停车售票员关车门售票开车门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。司机启动车辆正常行车到站停车售票员关车门售票开车门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();}}