计算机操作系统关于PV操作的一道题

Posted 2023-03-29

有三个并发进程A,B和C，共享一个缓冲器F，F中每次只能存放一个数。进程A每次产生一个随机数R，将其存入F中，若存放到F中的数是5的倍数，则由进程B将其取出并打印，否则由进程C将被5除后的余数打印出来，为防止数的丢失和重复取同一个数，现用PV操作进行管理，请写出利用记录型信号量描述此问题的算法。

//算法描述语言使用基于C语言的伪代码
//算法思想：根据楼主的要求“为防止数的丢失和重复取同一个数”可以看出，进程A、进程B、进程C三者之间应该是互斥的关系。那么问题所限定的使用信号量的方式来管理的潜藏意思，就是要利用PV

原语实现并发进程在资源争夺中有效互斥。
//而具体实现的目标是“防止数的丢失”和“重复取同一个数”。由于本人不才，只讨论单任务系统下的状况。
//“数的丢失”的情况主要是进程A产生了随即变量给F后，但在进程B或者进程C处理之前又获得处理机的使用权而覆盖了之前那个未被处理过的F中的数——进程A连续获得处理机的使用权，而进程B、进

程C无法获得处理机使用权；
//“重复取同一个数”的情况则与“数的丢失”刚好相反：进程B或者进程C处理已经处理过F中的数了，但由于进程B或者进程C又再获得了处理机使用权因而F中的同一个数又被处理了一次——处理机的

使用权一直在进程B或者进程C两者手上，而进程A无法获得处理机使用权。
//因此，只要让进程A、进程B、进程C都懂得“适时弃权”的话，那么上述的要求就自然达到。
//不才本人的想法是这样的：进程A、进程B、进程C可以视为两类进程：负责生成随机数的生成进程（进程A属此类），负责处理F的处理进程（进程B、进程C属此类）。在要求下的工作流程则应该是：生

成进程→处理进程→生成进程→处理进程→……因此，我的做法便是在在进程外另外开辟一个标志位来表示上一个处理过F的进程类型——如果下一个进入临界区的进程检查标志位后，发现上次处理F的

是同类型进程，那么它就自动放弃这次处理机使用权，进入就绪队列。

//缓冲器F由于每次只能接受一段代码的使用，各进程在使用F时互斥。因此F是临界区。
//设F的信号量名为resource，初始值为0。
//再设一用于标志上一次操作F的是否为A的标示位（也是临界区）wasA：当wasA为1时，表示上次操作F的是A；当wasA为0时，表示上次操作F的不是A，而是B或者C。其信号量名为lastOper，初始值为0。

//……其他与本算法无重要关系的代码……

//进程A的算法描述
void processA(usrStruct &F)
//尝试进入临界区F
P(resource);
//尝试进入临界区wasA
P(lastOper);
//上次F的处理不是由进程A操作的吧？
if( wasA == 0 )
//上次F的处理不是由进程A操作的
//那么，生成随机数并赋值给F
//然后，修改wasA，提示下个获得临界区F的进程，它所读到的F是由进程A处理的
wasA = ~wasA;
//上次F的处理是由进程A操作的话，为了防止F中变量的丢失（没有经由进程B或进程C的操作就被新的值覆盖了），放弃处理。
//离开临界区wasA
V(lastOper);
//离开临界区wasA
V(resource);


//进程B的算法描述
void processB(usrStruct &F)
//尝试进入临界区F
P(resource);
//尝试进入临界区wasA
P(lastOper);
//上次F的处理是由进程A操作的吧？
if( wasA == 1 )
//上次F的处理是进程A操作的
//那么，F是5的倍数吧？
if( F%5 == 0 )
//打印F值
//然后，修改wasA，提醒下个获得临界区F的进程，它所读到的F不是由进程A处理的
wasA = ~wasA;
//F不是5的倍数的话，那么这个F不应该由本进程B处理，放弃处理
//上次F的处理不是由进程A操作的话，那么该值已经被别的进程处理过，为了防止重复取同一个数（进程B和进程C没有等进程A生成新的随机数给F就一再地处理同一个F），放弃处理。
//离开临界区wasA
V(lastOper);
//离开临界区wasA
V(resource);


//进程C的算法描述
void processC(usrStruct &F)
//尝试进入临界区F
P(resource);
//尝试进入临界区wasA
P(lastOper);
//上次F的处理是由进程A操作的吧？
if( wasA == 1 )
//上次F的处理是进程A操作的
//那么，F不是5的倍数吧？
if( F%5 != 0 )
//打印F%5的值
//然后，修改wasA，提醒下个获得临界区F的进程，它所读到的F不是由进程A处理的
wasA = ~wasA;
//F不是5的倍数的话，那么这个F不应该由本进程B处理，放弃处理
//上次F的处理不是由进程A操作的话，那么该值已经被别的进程处理过，为了防止重复取同一个数（进程B和进程C没有等进程A生成新的随机数给F就一再地处理同一个F），放弃处理。
//离开临界区wasA
V(lastOper);
//离开临界区wasA
V(resource);


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//希望能够帮到你。 参考技术A Idn`y