信号量,PV操作题目。

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(一)   图书馆有100个座位,每位进入图书馆的读者要在登记表上登记,退出时要在登记表上注销。要几个程序?有多少个进程?(答:一个程序;为每个读者设一个进程)

(1)       当图书馆中没有座位时,后到的读者在图书馆为等待(阻塞)

(2)       当图书馆中没有座位时,后到的读者不等待,立即回家。

解(1 )

设信号量:S=100;  MUTEX=1

P(S)

P(MUTEX)

登记

V(MUTEX)

阅读

P(MUTEX)

注销

V(MUTEX)

V(S)

解(2)

设整型变量 COUNT=100;

信号量:MUTEX=1;

P(MUTEX);

IF (COUNT==0)

{ V(MUTEX);

RETURN;

}

COUNT=COUNT-1;

登记

V(MUTEX);

阅读

P(MUTEX);

COUNT=COUNT+1;

V(MUTEX);

RETURN;

(二)  有一座东西方向的独木桥;用P,V操作实现:

(1)       每次只允许一个人过桥;

(2)       当独木桥上有行人时,同方向的行人可以同时过桥,相反方向的人必须等待。

(3)       当独木桥上有自东向西的行人时,同方向的行人可以同时过桥,从西向东的方向,只允许一个人单独过桥。(此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者,西向东的为写者)。

(1)解

设信号量 MUTEX=1

P (MUTEX)

过桥

V (MUTEX)

(2)解

设信号量: MUTEX=1 (东西方互斥)

MD=1    (东向西使用计数变量互斥)

MX=1    (西向东使用计数变量互斥)

设整型变量: CD=0  (东向西的已上桥人数)

CX=0  (西向东的已上桥人数)

从东向西:

P (MD)

IF (CD=0)

{P (MUTEX)  }

CD=CD+1

V (MD)

过桥

P (MD)

CD=CD-1

IF (CD=0)

{V (MUTEX)  }

V (MD)

从西向东:

P (MX)

IF (CX=0)

{P (MUTEX)  }

CX=CX+1

V (MX)

过桥

P (MX)

CX=CX-1

IF (CX=0)

{V (MUTEX)  }

V (MX)

(3) 解:从东向西的,和(2)相同;从西向东的和(1)相同。

(三) 有一个俱乐部,有甲乙两个服务员,当顾客有请求时,甲负责送烟,乙负责送火,无顾客请求时,服务员睡眠。顾客自己不能带烟和火,当顾客要抽烟时,可请求服务员送烟和火,烟和火还未送到时,顾客必须等待。

设信号量:SY, SH,CY,CH:初值都为0

甲服务员

REPEAT

P(SY)

送烟

V(CY)

UNTIL FALSE

乙服务员

REPEAT

P(SH)

送火

V(CH)

UNTIL FALSE

顾客

V(SY)  /*(请求送烟)*/

V(SH)  /*(请求送火)*/

P(CY)  /* (等烟)  */

P(CH)  /* (等火)  */

抽烟

(四)一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐;桌上有一个水果盘;

(1)  当水果盘空时,父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果,但盘中已有水果时,就不能放,父母等待。当盘中有香蕉时,女儿可吃香蕉,否则,女儿等待;当盘中有苹果时,儿子可吃,否则,儿子等待。

解 设信号量:SE=1 (空盘子);SA=0 (放了苹果的盘子);SB=0 (放了香蕉的盘子)

父亲

REPEAT

剥香蕉

P(SE)

放香蕉

V(SB)

UNTIL FALSE

母亲

REPEAT

削苹果

P(SE)

放苹果

V(SA)

UNTIL FALSE

儿子

P(SA)

拿苹果

V(SE)

吃苹果

女儿

P(SB)

拿香蕉

V(SE)

吃香蕉

(2) 把(1)改为:儿子要吃苹果时,请母亲放苹果,女儿要吃香蕉时,请父亲放香蕉,(还是盘子为空时才可以放)。

(2)解:再增加两个信号量:SF=0, SM=0

父亲

REPEAT

P(SF)

剥香蕉

P(SE)

放香蕉

V(SB)

UNTIL FALSE

母亲

REPEAT

P(SM)

削苹果

P(SE)

放苹果

V(SA)

UNTIL FALSE

儿子

V(SM)

P(SA)

拿苹果

V(SE)

吃苹果

女儿

V(SF)

P(SB)

拿香蕉

V(SE)

吃香蕉

(五)有一个超市,最多可容纳N个人进入购物,当N个顾客满员时,后到的顾客在超市外等待;超市中只有一个收银员。可以把顾客和收银员看作两类进程,两类进程间存在同步关系。写出用P;V操作实现的两类进程的算法(2003年系统设计员考试的题目)

解:设信号量:S=0,C=0 (顾客与收银员的同步信号量),M=N

收银员

P(S)

收银

V(C)

顾客

P(M)

进入店内购物

V(S)

P(C)

V(M)

(六)有一个理发店,店内共有20个座位供顾客等待理发,(进入理发店的顾客,都在此座位上等待理发,正在理发的顾客不占用此座位),当20个座位坐满了,后到的顾客不等待,立即回家。当没有顾客时,理发师睡眠等待。

解:设信号量:S=0.C=0,MUTEX=1

设整型变量  SM=20

理发师

REPEAT

P(S) ——-如无顾客,理发师等待

V(C)     叫一个顾客理发

理发

UNTIL FALSE

顾客

P(MUTEX)

IF (SM=0)

{ V(MUTEX)――――满座,离开,回家

RETURN

ELSE

SM=SM-1―――――空座位数减 1

V(MUTEX)

}

V(S)――――――――通知理发师,增加了一个顾客,如理发师在等待则唤醒他

P(C) ———————等理发师叫自己理发

P(MUTEX)

SM=SM+1―――――被叫到,释放一个空的座位

V(MUTEX)

接受理发

如果此题改为:满座时,顾客等待空座位:则 顾客进程的程序修改如下:

把SM设为信号量  SM=20

顾客

P(SM) ———————申请一个座位,无则等待

V(S)――――――――通知理发师,增加了一个顾客,如理发师在等待则唤醒他

P(C) ———————等理发师叫自己理发

V(SM)

接受理发

(七)一个盒子,内有黑白两种棋子(数量相等),甲每次从盒子中取出一颗黑子,乙每次从盒子中取出一颗白子,一人取了棋子后,必须等另一方取过棋子方可再取,(可假设甲先取)。

解:  设信号量:SJ=1,SY=0



REPEAT

P(SJ)

取一颗黑子

V(SY)

UNTIL 盒子中无黑子



REPEAT

P(SY)

取一颗白子

V(SJ)

UNTIL 盒子中无白子

(八)按要求完成下面的程序。设有三个进程,input进程、compute进程和output进程;它们通过共享一个缓冲区buf的合作关系如下:

(1)input进程每次输入数据后,把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印;

(2)comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算,并当output进程把输入数据打印完成后,把计算结果送入buf供output进程打印;

(3)output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。

解:

设信号量:sa=1,sb=sc=sd=0, 请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V 操作的语句填入下面的程序。

procedure input

begin

local data

repeat

get(data);   /*输入数据到data*/

p(sa);

buf=data;

(1)

V ( sc )

v(sb);

until false

end;

procedure compute

begin

locol data

repeat

(2)

P ( sb )

data=buf;

计算data并把结果保存在data;

(3)

P ( sd )

buf=data;

v(sc);

until false

end;

procedure output

begin

local data

repeat

P(sc)

打印 buf;

(4)

V ( sd )

p(sc)

打印 buf;

v(sa);

until false

end;