进程同步练习题

进程同步练习题1．第二类读者写者问题，信号量解决方法2．复印室里有一个操作员为顾客复印资料，有5把椅子供顾客休息等待复印。如果没有顾客，则操作员休息。当顾客来到复印室时，如果有空椅子则坐下来，并唤醒复印操作员；如果没有空椅子则必须离开复印室。3．如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，而B中每次只能存放一个数。当缓冲器中无数时，进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。若存放到缓冲器中的是奇数，则允许进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则允许进程W2将其取出打印。同时规定：进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数；进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次；W1和W2都不能从空缓冲中取数。写出这三个并发进程能正确工作的程序。4．现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中，供进程W1打印输出；进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。为防止数据的丢失和重复打印，问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。5．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。6．设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C，他们共享一个无限大的仓库，生产者每次循环生产一个产品，然后入库供销售；销售者每次循环从仓库中取出一个产品进行销售。如果不允许同时入库，也不允许边入库边出库；而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足以下关系：-n≤A的件数－B的件数≤m，其中n、m是正整数。1.第二类读者写者问题，信号量解决方法答：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完成；整型变量writecount，初值为0，用来对写者进行计数；互斥信号量mutex，初值为1，用来实现多个读者对写者writecount进行互斥访问。Processreader(){while(1){wait(s);wait(rmutex);if(readcount==0)wait(wmutex);readcount++;signal(rmutex);signal(s);performreadoperation;wait(rmutex);readcount--;if(readcount==0)signal(wmutex);signal(rmutex);}}Processwriter(){while(1){wait(mutex);if(writecount==0)wait(s);writecount++;signal(mutex);wait(wmutex);performwriteoperation;signal(wmutex);wait(mutex);writecount--;if(writecount==0)signal(s);signal(mutex);}}Main(){cobegin{reader();writer();}}2.复印室里有一个操作员为顾客复印资料，有5把椅子供顾客休息等待复印。如果没有顾客，则操作员休息。当顾客来到复印室时，如果有空椅子则坐下来，并唤醒复印操作员；如果没有空椅子则必须离开复印室。答：信号量：customers表示正在等待复印的顾客数量（不包括正在复印的顾客）operator记录正在等候顾客的操作员数，只有1和0mutex用于对waiting的访问;变量：waiting表示等待的顾客数量。它实际上是customers的一个副本。之所以使用waiting是因为无法读取信号量的当前值。semaphorecustomers=0,operator=0,mutex=1;waiting=0；processoperator()//操作员进程{while(1){wait(customers);//等待顾客到来复印；signal(operator);//通知顾客已经完成复印}}processcusotmeri()//顾客进程i{wait(mutex);if(waiting5){waiting++;signal(customers);signal(mutex);wait(operator);wait(mutex);waiting--;signal(mutex);}else{signal(mutex);离开复印室；}}main(){cobegin{operator();customeri();}}3、如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，而B中每次只能存放一个数。当缓冲器中无数时，进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。若存放到缓冲器中的是奇数，则允许进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则允许进程W2将其取出打印。同时规定：进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数；进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次；W1和W2都不能从空缓冲中取数。写出这三个并发进程能正确工作的程序。答：S为互斥信号量，用来对缓冲器的互斥使用；SO和SE为资源信号量，SO表示是否允许进程W1打印；SE表示是否允许进程W2打印。semaphoreS=1,SO=SE=0;bufferB;processR（）{intx;while(1){从输入设备上读一个数;x=接收的数;wait(S);B=x;ifB=奇数thensignal(SO);elsesignal(SE);}}processW1(){inty;while(1){wait(SO);y=B;signal(S);打印y中数;}}processW2(){intz;while(1){wait(SE);z=B;signal(S);打印z中数;}}main(){cobegin{R();W1();W2();}}4.现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中，供进程W1打印输出；进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。为防止数据的丢失和重复打印，问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。答：S：互斥访问缓冲器S1：是否可以供进程W1打印输出S2：是否可以供进程W2打印输出semaphoreS=1,S1=S2=0;bufferB;processR1（）{intx;while(1){接收来自键盘的数;x=接收的数;wait(S);B=x;signal(S1);}}processR2(){inty;while(1){从磁盘上读一个数;y=接收的数;wait(S);B=y;signal(S2);}}processW1(){intk;while(1){wait(Sl);k=B;signal(S);打印k中数;}}processW2(){intj;while(1){wait(S2);j=B;signal(S);打印j中数;}}main(){cobegin{R1();R2();W1();W2();}}5、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。分析：A产品的数量不能比B产品的数量少N个以上，A产品的数量不能比B产品的数量多M个以上．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，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，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。semaphoremutex=1，sa=M-1，sb=N-1;processputa(){while(1){取一个产品；wait(sa);wait(mutex);将产品入库；signal(mutex);signal(sb);}}processputb(){while(1){取一个产品；wait(sb);wait(mutex);将产品入库；signal(mutex);signal(sa);}}main(){cobegin{puta();putb();}}6、设有两个生产者进程A、B和一个销售者进程C，他们共享一个无限大的仓库，生产者每次循环生产一个产品，然后入库供销售；销售者每次循环从仓库中取出一个产品进行销售。如果不允许同时入库，也不允许边入库边出库；而且要求生产和消费A产品和B产品的件数都满足以下关系：-n≤A的件数－B的件数≤m，其中n、m是正整数。分析：生产者A、B和消费者之间不能同时将产品入库和出库，故仓库是一个临界资源。生产的A、B产品必须满足：-n≤A的件数－B的件数≤m，如练习5中，同样的方法管理，分别使用了信号量SAB和SBA；仓库的管理只要求出入库互斥，由于仓库无限大入库只需操作互斥就可以完成，出库要考虑有无产品，SA对应于仓库中的A产品量，SB对应于仓库中的B产品量；销售要满足：-n≤A的件数－B的件数≤m，用difference表示A的件数－B的件数，即difference=A的件数－B的件数;difference==-n的时候，不能取产品B，只能取A；difference==m的时候，不能取产品A，只能取B；-ndifferencem，即可以取产品A也可以取产品B；答：为了互斥地入库和出库，需为仓库设置一初值为1的互斥信号量mutex；为了使生产的产品件数满足-n≤A的件数－B的件数≤m，须设置两个同步的信号量，其中SAB表示当前允许A生产的产品数量，其初值为m，SBA表示当前允许B生产的产品数量，其初值为n；另外，还需设置一个整数difference表示所销售的A、B产品数量之差，而为了同步生产者和销售者并使销售的A、B产品的件数-n≤A的件数－B的件数≤m，还需要设置三个资源信号量，其中S对应于仓库中的总的产品量，SA对应于仓库中的A产品量，SB对应于仓库中的B产品量，它们的初值都为0.SemaphoreSAB=m,SBA=n,S=0,SA=0,SB=0,mutex=1;processA(){while(1){//生产产品，-n≤A的件数－B的件数≤m，方法同第4题wait(SAB);ProduceaproductA;signal(SBA);//入库操作，满足出入库操作互斥即可wait(mutex);addtheproductAtothestorehouse;signal(mutex);signal(SA);//入库产品A一件，所以给SA增值signal((S);//入库产品一件，所以给S增值，S是仓库中全部产品的数量}}processB(){while(1){//生产产品，-n≤A的件数－B的件数≤m，方法同第4题wait(SBA);ProduceaproductB;signal(SAB);//入库操作，满足出入库操作互斥即可wait(mutex);addtheproductAtothestorehouse;signal(mutex);signal(SB);//入库产品A一件，所以给SA增值signal((S);//入库产品一件，所以给S增值，S是仓库中全部产品的数量}}processC(){while(1){wait(S);//首先检查有无产品，无产品阻塞，有产品，下面操作将会取走一件产品，所以S减1if(difference=-n){wait(SA);//difference=-n时只能取A产品一件，无A产品则需阻塞//出库操作，满足出入库操作互斥wait(mutex);takeaproductAfromstorehouse