习题解答——第3章 进程同步与通信

第3章进程同步与通信

6．有三个并发执行的进程A、B和C，A负责输入信息到缓冲区，B负责加工输入到缓冲区中的数据，C负责将加工后的数据打印输出。在下列情况下：

（1）单缓冲区。

（2）由N个缓冲区组成的缓冲池。

分别写出三个进程的并发关系。

答：（1）semaphore S1=1，S2=S3=0

A: B: C:

while(1) { while(1) { while(1) {

P(S1); P(S2); P(S3);

输入信息到缓冲区; 加工缓冲区中数据; 输出缓冲区中数据;

V(S2); V(S3); V(S1);

} } }

（2）semaphore S1=N;

semaphore S2=0,S3=0;

semaphore mutex=1;

int i.,j,k;

ITEM buffer[N];

ITEM data_i,data_o;

A: B: C:

while(1) { while(1) { while(1) {

P(S1); P(S2); P(S3);

P(mutex) ;P(mutex) ;P(mutex);

输入数据data_i; data_o= buffer[k];

buffer[i]=data_i; 处理中buffer[j]的数据k=(k+1)%N;

i=(i+1)%N; j=(j+1)%N; 输出data_o;

V(mutex); V(mutex); V(mutex) ;

V(S2); V(S3); V(S1);

} } }

7．三个并发执行的进程A、B和C，A与B共享缓冲区M，B与C共享缓冲区N，如图所示：假如缓冲区的大小只能存放一个单位的数据，试写出A、B、C三个进程的同步关系。

答：

semaphore S1=M;S3=N;

semaphore S2=0,S4=0;

semaphore mutex=1;

int i.,j,k,l;

ITEM buffer1[M];

ITEM buffer2[N];

ITEM data_i,data_o;

A: B: C:

while (1) { while (1) { while (1) {

P(S1); P(S2); P(S4);

P(mutex); P(mutex) ;P(mutex);

输入数据data_i; data_o=buffer1[j]; data_o= buffer[l];

buffer1[i]=data-i; j=(j+1)%M; l=(l+1)%N;

i=(i+1)%M; V(mutex); 输出data_o;

V(mutex); V(S1); V(mutex);

V(S2); P(S3) V(S3);

} P(mutex); }

buffer2[k]=data_o;

k=(k+1)%N;

V(mutex);

V(S4)

}

9．设有两个优先级相同的进程P1，P2如下，令信号量S1、S2的初值为0，已知z=2，试问P1、P2并发运行结束后x=？y=？z=？

进程P1 进程P2

y: =1；x:=1；

y:=y+2 ；x:=x+1；

V(S1)；P(S1)；

z:=y+1；x:=x+y；

P(S2)；V(S2)；

y:=z+y；z:=x+z；

解答：

由题意可知执行顺序存在如下5种情况：

z:=y+1----→ x:=x+y----→ y:=z+y----→ z:=x+z ……

z:=y+1----→ x:=x+y----→ z:=x+z----→ y:=z+y ……

x:=x+y----→ z:=y+1 ----→ z:=x+z----→ y:=z+y ……

x:=x+y----→ z:=y+1 ----→ y:=z+y----→ z:=x+z ……

x:=x+y----→ z:=x+z ----→ z:=y+1----→ y:=z+y ……

和的结果为：x=5,y=7,z=9;

和结果为：X=5,y=12,z=9;

的结果为：x=5,y=7,z=4;

*10．有一个隧道，由于很窄，只能容纳一个方向的车辆通过。如果东西两方向的车辆都想通过该隧道，并有下面的情况：

（1）如东西两方向的车辆都想通过隧道时，便形成了等待队列。

（2）若一个方向没有车辆，允许另一个方向的车辆通过。

（3）若双方都有车辆想通过，则先到达的哪个方向的车辆先通过。

试用PV操作描述东西两方向车辆的同步关系。

解答：方法一：（用信号量）

Semaphore eastmutex,westmutex,mutex=1;

Int east,west=0;

东方向车：

Void eastcar()

{

while(true)

{ P(eastmutex);

If(east==0)

P(mutex);

east++;

V(eastmutex);

Go through the tunnel;

P(eastmutex);

east--;

If(east==0)

V(mutex);

V(eastmutex);

Leave;

}

}

西方向车：

Void westtcar()

{

while(true)

{ P(westmutex);

If(west==0)

P(mutex);

west++;

V(westmutex);

Go through the tunnel;

P(westmutex);

west--;

If(west==0)

V(mutex);

V(westmutex);

Leave;

}

}

方法二：（用一般“信号量集”）

Semaphore eastmutex,westmutex=N;

东方向车：

Void eastcar()

{

swait(eastmutex,1,1; westmutex,N,0);

Go through the tunnel;

Ssignal(eastmutex,1);

}

西方向车：

Void westcar()

{

swait(westmutex,1,1; eastmutex,N,0);

Go through the tunnel;

Ssignal(westmutex,1);

}

*13．在读者、写者问题中，如果总有读者进程进行读操作，会造成写者进程永远都不能进行写操作（读者优先），即所谓的写者饿死现象。给出读者、写者问题的另一个解决方案：即保证当有一个写者进程想写时，不允许读者进程再进入，直到写者写完为止，即写者优先。解答：

Semaphore Rmutex,Wmutex,mutex1=mutex2=1;

Int Rcount,Wcount=0;

读者：

Void reader()

{

while(true)

{ P(mutex1);

V(mutex1);

P(Rmutex);

If(Rcount==0)

P(Wmutex);

Rcount++;

V(Rmutex);

reading;

P(Rmutex);

Rcount--;

If(Rcount==0)

V(Wmutex);

V(Rmutex);

Leave;

}

}

写者：

Void writer()

{

while(true)

{ P(mutex2);

If(Wcount==0)

P(mutex1);

Wcount++;

V(mutex2);

P(Wmutex);

Writing;

V(Wmutex);

P(mutex2);

Wcount--;

If(Wcount==0)

V(mutex1);

V(mutex2);

Leave;

}

}