用信号量进程同步与互斥

Posted 2021-11-27 zzhs121

1、理解生产者和消费者问题

没有引入信号量时的生产者和消费者进程，什么情况下会出现结果不唯一？

什么情况下会出现永远等待？用信号解决生产者和消费者的同步与互斥，要求能自己写出来。

结果不唯一:假如当前的产品数为8，如果生产者生产一件产品投入缓存区，拟执行产品数加一操作；同时消费者取走一样产品，拟执行产品数减一操作；假如两者交替执行加一或减一操作，取决于其执行速度，产品数为9或7，但正确为8.

永远等待：假如消费者读取产品数为0时，调度程序暂停消费者进程，让生产者进程运行，生产者加入一个产品，将产品数加一，它便调用wakeup（）函数来唤醒消费者；但是消费者未睡眠，则唤醒信号丢失，当消费者下次运行时，因已检测到产品数为0，于是去睡眠，当生产者将缓冲区填满后也去睡眠，这就会造成永远等待。

 

2、哲学家吃面问题

semaphore fork[5];

                           for(int i=0; i<5;i++)

                                fork[i]=1;

                      cobegin

                            process philosopher_i( ){

                                       while(ture){

                                                      think( );

                                                       P(fork[i]);

                                                       P(fork[(i+10%5])；

                                                                eat（）；

                                                       V(fork[i]);

                                                       V(fork[(i+10%5])；

                                                            }

                                           }

coend

3、读写文件问题

int readcount=0;

semaphore writeblock=1,mutex=1;

cobegin

process reader_i() {

         P(mutex);

       readcount++;

        if(readcount==1)

          P(writerblock);

          V(mutex);

          /*读文件*/

         P(mutex);

         readcount--;

         if(readcount==0)

                  V(writeblock);

           V(mutex);  }

coend

4、理发师问题

wait=0:顾客信号量  

barber=0：理发师信号量

custNum：当前顾客数量  

mutex=1：互斥量

Barber(){
while(1){
        P(wait);    //唤醒等待的一位顾客
        P(mutex);  //顾客被唤醒，准备理发，没有顾客，则睡觉
        custNum--;    //当前店里顾客数减1
         V(barber);   //有顾客来了，醒来理发
        V(mettux):   //释放互斥信号量
}
}
Customer(){
while(1){
P(mutex);    //顾客想要理发
if(custNum<N){   //店里人没有满
     custNum++；
     V(wait);     //理发师睡觉的话，唤醒他理发
     V(mutex);    //释放互斥量，理发这一动作成功
     P(baber);    //理发师进行理发操作
}
else
{
       V(metux);    //释放互斥量，打消进店理发的举动
}
}
}
5、在一间酒吧里有三个音乐爱好者队列，第一队的音乐爱好者只有随身听，第二队只有音乐磁带，第三队只有电池。而要听音乐就必须随身听、音乐磁带和电池这三种物品俱全。酒吧老板一次出售这三种物品中的任意两种。当一名音乐爱好者得到这三种物品并听完一首乐曲后，酒吧老板才能再一次出售这三种物品中的任意两种。于是第二名音乐爱好者得到这三种物品，并开始听乐曲。全部买卖就这样进行下去。试用P，v操作正确解决这一买卖。

semaphore muext=1;

cobegin

process boss(){

             P(muext);

            /*老板任意出售两种*/

             V(muext);

}

 

process musiclovers_i() {

               while(ture){

                P(muext);

                 listening();

                V(muext);

} 

coend

6、某银行有人民币储蓄业务，由n个储蓄员负责。每个顾客进入银行后先取一个号，并且等着叫号。当一个储蓄人员空闲下来，就叫下一个号。请用P，V操作正确编写储蓄人员和顾客进程的程序。

Var mutex=1,customer_count=0:semaphore;

cobegin

    process  customer

        begin

            repeat

            P(mutex);

           取号码,进入队列;

             V(mutex);

            V(customer_count);

             untile  false;

         end

      process  serversi(i=1...n)

          begin

              repeat

              P(customer_count);

              P(mutex);

               从队列中取下一个号码;

               V(mutex);

                为该号码持有者服务;

               untile  false;

         end

coend

7、面是两个并发执行的进程。它们能正确运行吗？若不能请举例说明，并改正之。

parbegin

    var X：integer;

    process  P1                    process  P2

    var y，z：integer：            var t,u：integer；

     begin                          begin

       x:=1；                           x:=0：

       y:=0：                           t=0；   

       if  x≥l  then y:=y十1；    if  x≤l  then  t:=t+2；

            z:=y；                           u:=t；

     end；                         end；

parend.

cobegin

Var x:integer; s:semaphore;
s:=A

Process PA　　　　　　　 Process PB
Var y, z:integer;　　　　　　Var t, u:integer;
Begin　　　　　　　　　　 Begin
p(s);　　　　　　　　　　　p(s);
x:=A;　　　　　　　　　　   x:=0;
y:=0;　　　　　　　　　　   t:=0;　
if x＞=A then y:=y+A;　　　  if x＜A then t:=t+B;
v(s);　　　　　　　　　　　v(s);
z:=y;　　　　　　　　　　   u:=t;
End　　　　　　　　　　　End　

coend

8、在一个盒子里，混装了相等数量的黑棋子和白棋子，现要用自动分拣系统把黑棋子和白棋子分开，该系统由两个并发执行的进程P1和P2组成，其中进程P1专门拣黑子，进程P2专门拣白子。规定两个进程轮流拣子且每个进程每次只拣一个子。当一个进程在拣子时不允许另一个进程去拣子，并设P1先拣。请用P，V操作管理这两个并发进程，使其能正确实现上述功能。

var s1,s2:semaphore;

s1:=1;

s2:=0;

cobegin

    Process p1

        begin

           repeat

           P(s1);

          拣黑子；

            V(S2);

            untile  false;

        end

     process  p2

        begin

            repeat

            P(s2);

            拣白子；

            V(s1);

            untile  false;

        end

coend