进程同步

我就是我 2022-02-20 19:49 283阅读 0赞

【1】 桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。

muteApple=0，muteOrange=0，empty=1；
    main(){
    		cobegin
    		father();
    		son();
    		daughter();
    		coend
    }
    father(){							son(){					daughter(){
    while(1){						   while(1){				while(1){
    p(empty);			    			p(muteOrange);	p(muteApple);
    放水果				    			取桔子					取苹果
    if (苹果) v(muteApple);		v(empty); 			v(empty); 	
    else v(muteOrange); 		吃桔子					吃苹果
    }}										}}							}}

【2】四个进程A、B、C、D都要读一个共享文件F，系统允许多个进程同时读文件F。但限制是进程A和进程C不能同时读文件F，进程B和进程D也不能同时读文件F。为了使这四个进程并发执行时能按系统要求使用文件，现用PV操作进行管理，请回答下面的问题：  
（1）应定义的信号量及初值：

muteAC=1, muteBD=1;

（2）在下列的程序中填上适当的P、V操作，以保证它们能正确并发工作：

A()                B()                  C()                 D()
          {                 {                    {                  {
          p(muteAC);    	 p(muteBD);   		p(muteAC);   		 v(muteBD);
          read F;             read F;           read F;       		 read F;
         v(muteAC);           v(muteBD);	    v(muteAC);		     v(muteBD);
          }                  }                    }                  }

【3】测量控制系统中的数据采集任务把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务则 从该缓冲区中取出数据并进行计算。试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算法。

empty=1, muteData=0;
     
    collect(){					fetch(){
    while(true){				while(true){
    	采集数据						p(muteData);
    	p(empty);					从缓冲区取数据
    	放数据到缓冲区				v(empty);
    	v(muteData);				计算数据
    }}							}}

【4】有一阅览室，共有100个座位。读者进入时必须先在一种登记表上登记，该表为每一座位列一个表目，包括座号和读者姓名。读者离开时要注销掉登记内容。试用wait和signal原语描述读者进程的同步问题。

读者：进、登记、占座位、注销、释放座位
    mutex=1,//互斥信号量，登记和注销在一个本子上，且只能有一人执行一种操作
    empty=100,//空位数
    
    reader(){
    	while(true){
    		wait(empty);
    		wait(mutex);
    		登记
    		signal(mutex);
    		阅览文章
    		wait(mutex);
    		注销
    		signal(mutex)
    		signal(empty);
    }}

【5】在4×100米接力赛中，4个运动员之间存在如下关系，运动员1跑到终点把接力棒交给运动员2；运动员2一开始处于等待状态，在接到运动员1传来的接力棒后才能往前跑，他跑完100米后交给运动员3，运动员3也只有在接到运动员2传来的棒后才能跑，他跑完100米后交给运动员4，运动员4接到棒后跑完全程。请试用信号量机制对其上过程进行分析。

mute1=0, mute2=0, mute3=0;
    2等1跑完才能跑，3等2跑完才能跑，4等3跑完才能跑
    
    athlete1(){		athlete2(){        athlete3(){			athlete4(){
    run 100m		wait(mute1);		wait(mute2);		wait(mute3);
    signal(mute1); run 100m				run 100m			run 100m
    }				signal(mute2);		signal(mute3);     }
    				}					}

【6】在公共汽车上，司机和售票员各行其职，司机负责开车和到站停车；售票员负责售票和开、关车门；当售票员关好车门后驾驶员才能开车行驶。试用wait和signal操作实现司机和售票员的同步。

s1=1, s2=0;
    
    driver(){						conductors(){
    while(true){					while(true){							
    wait(s1)//申请开车变量			关车门
    开车							signal(s1);//释放开车变量
    正常行驶							售票//关门后才售票
    到站停车							wait(s2);//请求开门变量
    signal(s2);//释放开门变量		开车门
    }}								}}

【7】假设有3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负责打印输出。进程P，Q共享一个有m个缓冲区组成的缓冲池；进程Q，R共享一个有n个缓冲区组成的缓冲池（假设缓冲池足够大，进程间每次传输信息的单位均小于等于缓冲区长度），请写出满足上述条件的并发程序。

p:	读信息、申请缓冲池、放信息到PQ缓冲池
    Q:	从PQ取信息、释放PQ缓冲池、加工信息、申请QR缓冲池 
    R:	从QR取信息、释放QR缓冲池、输出信息
     
    dataPQ=0, dataQR=0, //初始PQ、QR缓冲池中数据都为空
    bufferPQ=m, bufferQR=n,//初始缓冲池数量
    mutePQ=1, //互斥信号量。PQ不能同时访问缓冲池
    muteQR=1; //互斥信号量。QR不能同时访问缓冲池
    
    P(){						Q(){							R(){
    	while(true){				while(true){					while(true){
    		读取信息						wait(dataPQ);   				wait(dateQR);
    		wait(bufferPQ);				wait(mutePQ);					wait(muteQR);
    		wait(mutePQ);				从PQ缓冲区取信息				   从QR缓冲区取信息
    		放信息到缓冲池PQ				signal(mutePQ);					signal(muteQR);
    		signal(mutePQ);				signal(buffePQ);          		signal(bufferQR);
    		signal(dataPQ);				加工信息							输出信息
    }}									wait(bufferQR);			}}
    									wait(muteQR);
    									放信息到QR缓冲区
    									signal(muteQR);
    									signal(dataQR);
    							}}

【8】有一只铁笼子，每次只能放入一只动物，猎手向笼子里放入老虎，农民向笼子里放入猪；动物园等待取笼子里的老虎，饭店等待取笼子里的猪。现请用wait和signal操作写出能同步执行的程序。

empty=1, //笼子为空
    tiger=0, wildBoar=0;//没有动物
    
    hunter(){		 zoo(){}			farmer(){			restaurant(){
    while(true){    while(true){		while(true){		while(true){
    wait(empty);	wait(tiger);        wait(empty);	  	wait(wildBoar);		
    放老虎			取老虎		        放野猪				取野猪
    signal(tiger);	signal(empty);		signal(wildBoar);	signal(empty);	
    }}				}}					}}					}}