Process+Synchronization+Exercise-5题参考答案

ProcessSynchronizationProblems1、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。司机启动车辆正常行车到站停车售票员关车门售票开车门司机和售票员工作流程图解：根据题意，可设置两个互斥信号量lock和mutex，信号量lock表示汽车是否已经关了车门；信号量mutex表示汽车是否已经到站停车，两者的初值为0。同步描述为：Driver()T_seller(){{while(1){while(1){wait(lock);关车门；启动车辆；signal(lock);正常行车;售票；到站停车；wait(mutex);signal(mutex);开车门；}}}}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wait()和signal()信号量操作实现他们之间的同步机制。解：应设置三个信号量S、Sa、So，信号量S表示盘子是否为空，其初值为1；信号Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0；信号量So表示盘中是否有橘子，其初值为0。同步描述为：Father(){while(1){P(S);向盘中放入一个苹果;V(Sa);}}Son(){While(1){P(So);从盘中取出橘子;V(s);吃橘子;}}Mother(){While(1){P(S);向盘中放入一个橘子;V(So);}}Daughter(){While(1){P(Sa);从盘中取出苹果;V(s);吃苹果;}}3、设有一个售票厅，可容纳100人购票。如果厅内不足100人则允许进入，进入后购票，购票后退出。如果厅内已有100人，则在厅外等候。试问：(1)购票者之间是同步还是互斥？(2)用wait()和signal()操作表达购票者的工作过程。解：（1）购票者之间是同步操作，因为可以同时允许100人进入厅内购票。（2）根据题意，需要设置一个计数型信号量empty，表示售票厅中还可进入多少购票者，其初值为100；设置一个互斥型信号量mutex，表示购票的动作是互斥的，初值为1，同步过程如下：T-buyer(){While(1){wait(empty);进入售票厅;wait(mutex);购票；signal(empty);signal(mutex);}}4、假设有3个并发进程P，Q，R，其中P负责从输入设备上读入信息，并传送给Q,Q将信息加工后传送给R，R负责打印输出。进程P，Q共享一个有m个缓冲区组成的缓冲池；进程Q，R共享一个有n个缓冲区组成的缓冲池（假设缓冲池足够大，进程间每次传输信息的单位均小于等于缓冲区长度），请写出满足上述条件的并发程序。解：分析题意，设置六个信号量empty1、full1、mutex1、empty2、full2、mutex2，empty1表示P、Q共享的缓冲池中空缓冲区数，初值为m；full1表示P、Q共享的缓冲池中中满缓冲区数，初值为0；mutex1表示P、Q对同一缓冲区操作的互斥信号量，初值为1；empty2表示Q、R共享的缓冲池中空缓冲区数，初值为n；full2表示Q、R共享的缓冲池中中满缓冲区数，初值为0；mutex2表示Q、R对同一缓冲区操作的互斥信号量，初值为1；同步描述为：empty1,empty2,full1,full2,mutex1,mutex2:semaphore=m,n,0,0,1,1；{P:{While(1){readamessage;wait(empty1);wait(mutex1);storetobuffer1;signal(mutex1);signal(full1);}}Q:{While(1){wait(full1);wait(mutex1);getfrombuffer1;signal(mutex1);signal(empty1);workwithmassage;wait(empty2);wait(mutex2);storetobuffer2;signal(mutex2);signal(full2);}}R:{While(1){wait(full2);wait(mutex2);Getfrombuffer2;print;signal(mutex2);signal(empty2);}}}5、有一只铁笼子，每次只能放入一只动物，猎手向笼子里放入老虎，农民向笼子里放入猪；动物园等待取笼子里的老虎，饭店等待取笼子里的猪。现请用wait()和signal()操作写出能同步执行的程序。解：分析题意可设三个信号量，分别为：empty为铁笼子是否为空，初值为1；full1表示笼子里是否有老虎，初值为0；full2表示笼子里是否有猪，初值为0。猎手：动物园：hunter:zoo：{while(1){{while(1){wait(empty);wait(full1);放老虎;取老虎;signal(full1);signal(empty);}}}}农民：饭店：farmer:restaurant：{while(1){{while(1){wait(empty);wait(full2);放猪;取猪;signal(full2);signal(empty);}}}}