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1、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 约束：怎么密切配合协调工作才能保证安全呢？a) 关车门之后再启动车辆；利用前驱图解释b) 到站停车之后再开车门； 根据约束定义信号量；关车门和启动车辆需要一个信号量进行同步S1；到站停车和开车门之间需要一个信号量进行同步S2； 建立几个进程呢？a) 为司机建立一个进程Driver；b) 为售票员建立一个进程Conductor；Driver： Repeat 启动车辆；正常行驶； 到站停车； Until false;
2、Conductor： Repeat关车门； 售票； 开车门； Until false; 加入同步关系：Var s1,s2:semorphore=0,0; Driver： Repeat Wait (s1); 启动车辆；正常行驶； 到站停车； Signal(s2) Until false;Conductor： Repeat关车门； Signal(s1); 售票；Wait(s2) 开车门； Until false;main() Driver(); Conductor ();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
3、等吃盘子中的苹果。用PV操作实现他们之间的同步机制。分析：约束：a) 爸爸和妈妈竞争盘子，往盘子放水果，爸爸在放时，妈妈等待，或者相反；b) 爸爸和女儿要同步，即爸爸放完苹果之后通知女儿来吃；同时女儿吃完之后要通知盘子可用；c) 妈妈和儿子要同步，即妈妈放完橘子之后通知儿子来吃；同时儿子吃完之后要通知盘子可用； 经上述分析可知： 需要3个信号量：S1表示临界资源盘子，初值1；爸爸和女儿需要一个信号量进行同步S2=0妈妈和儿子需要一个信号量进行同步S3=0; 建立进程？爸爸： 妈妈： 女儿： 儿子： Repeat repeat repeat repeat 取一个苹果； 取一个橘子； 从盘子取一个
4、苹果； 从盘子取一个橘子； 放入盘子； 放入盘子 吃苹果； 吃橘子； Until false; Until false; Until false; Until false; 加入同步关系。爸爸： 妈妈： 女儿： 儿子： Repeat repeat repeat repeat wait(S2); wait(S3); 取一个苹果； 取一个橘子； 从盘子取一个苹果； 从盘子取一个橘子； Wait(S1); Wait(S1); signal(S1); signal(S1); 放入盘子； 放入盘子 吃苹果； 吃橘子； Signal(S2); Signal(S3); Until false; Until
5、false; Until false; Until false;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。分析： 约束：a) ab两点的单行车道是一种临界资源；两端的车辆对该资源进行竞争；b) 同步关系：
6、（1），（3）； 经上述分析可知：首先，设置互斥信号量Sab=1，用于a、b点的车辆互斥进入ab段；然后，分别设置共享变量ab=0用于记录当前ab段上由a点进入的车辆数量；共享变量ba=0用于记录当前ab=段上由b点进入车辆的数量；最后，设置互斥信号量S1=1用于ab段的车辆互斥访问共享变量ab；设置互斥信号量S2=1用于ba段的车辆互斥访问共享变量ba建立进程？semaphore S1=1,S2=1,Sab=1;int ab=ba=0;Pab： pba：Repeat repeatWait(S1) Wait(s2)abcount=abcount+1; bacount=bacount+1;if
7、abcount=1 then wait(sab) if bacount=1 then wait(sab)signal(S1) signal(s2)进入车道行驶； 进入车道行驶；Wait(s1) Wait(s2)abcount=abcount-1; bacount=bacount-1;if abcount=0 then signal(sab) if bacount=0 then signal(sab) signal(s1) signal(s2); until false; until false;main() Pab(); Pba();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
8、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。分析： 约束：a) 桥属于临界资源，两岸的人对该资源进行竞争；b) 桥上的人数是有限制的，设这个桥由N个桥墩构成，桥上同时只能有N个人过桥，其它人要进行等待。相当于共享资源数。 设置信号量信号量s：互斥使用桥，初值为1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，
9、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 建立进程Semaphore s, scount1, scount2, scount;int count1, count2;s=1; scount1=1; scount2=1; scount=N;count1=0; count2=0;void direct1(int i)wait(scount1);count1+;if(count1=1) wait(s);signal(scount1);wait(scount); 上桥，过桥，下桥；signal(scount);wait(scount1);count1-;if(count1
10、=0) signal(s);signal(scount1);void direct2(int i)wait(scount2);count2+;if(count2=1) wait(s);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
11、入一种产品（A或B）；（2）-NA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： 约束：a) 仓库是一种临界资源，两种产品为之竞争；b) A产品数量不能比B产品数量多M个以上即A产品数量比B产品数量最多多M-1个；A产品数量不能比B产品数量少N个以上即B产品数量比A产品最多多N-1个。 设置信号量设置互斥信号量mutex互斥使用仓库；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）；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）。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。 建立进程semaphore mutex=1，sa=M-1， sb=N-1;process puta() while(1) 取一个产品； wait(sa); wait(mutex); 将产品入库； signal(mutex); signal(sb); process putb() while(1) 取一个产品； wait(sb); wait(mutex); 将产品入库； signal(mutex); signal(sa); ma
