进程同步典型例题(操作系统)

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。司机售票员启动车辆关车门正常行车售票到站停车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、（ 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

3、。 （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

4、来实现司机与售票员之间的同步。司机售票员启动车辆关车门正常行车售票到站停车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。是否允许售票员开门，其初值为0.S1 表示是否允许司机启动汽车，其初值为0；S2 表示semaphoere S1=S2=0;void Driver()while(1)wait(S1);启动车辆；正常行车；到站停车；signal(S2);void Busman()while(1)关车门；signal(S1) ；售票；wait(S2) ；开车门；main()cobeginDriver();Busman();2. 桌子上有一只盘子，盘子中只能放一只水果。

5、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。semaphore S=1,S1=S2=0;void father()while(1)准备苹果 ;wait(S);将苹果放在盘子内；signal(S1);void mother()while(1)准备橘子 ;wait(S);将橘子放在盘子内；signal(S2);void daughter()while(1)wait(Sl);从盘子里拿走苹果；signal(S);

6、吃苹果 ;void son()while(1)wait(S2);从盘子里拿走橘子；signal(S);吃橘子 ;main()cobeginfather();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 a

7、b 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。semaphore S1=1,S2=1,Sab=1;int ab=ba=

8、0;void Pab()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);void Pba()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()cobeginPab();Pba();4. 将只读数据的进程称为“读者”进程

9、，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

10、writecount 进行互斥访问。Process reader() while(1)wait(s);wait(rmutex);if(readcount=0)wait(mutex);readcount+;signal(rmutex);signal(s);perform read operation;wait(rmutex);readcount-;if(readcount=0)signal(mutex);signal(rmutex);Process writer() while(1)wait(wmutex);if(writecount=0)wait(s);writecount+;signal(w

11、mutex);wait(mutex);perform write operation;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 scoun

12、t1：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(sco

13、unt1);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);void direct2(int i)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)signa

14、l(s);signal(scount2);main()cobegindirect1(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 产品的数量不能比数量多M 个以上B 产品的数量少N 个以上，A 产品的数量不能比B 产品的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。