操作系统 进程同步算法习题精选
OS进程同步(信号量典型题)
例题1（北京大学1999年）有一个仓库，可以存放A和B两种产品，仓库的存储空间足够大，但要求：(1)一次只能存人一种产品（(A或B);(2)一N< A产品数量一B产品数量＜M其中，N和M是正整数。
试用“存放A’和‘存放B’以及P操作和V操作描述产品A和产品B的人库过程。
解答：应先将表达式转换成制约条件，不可在程序中直接使用该表达式将表达式分解为：B产品数量—A产品数量<NA产品数量—B产品数量＜M可这样理解：(1)若只放人A产品，而不放入B产品，则A产品最多可放M—1次便被阻塞，即A进程每操作一次就应当将计数器减1（计数器初值为M—1），当计数器值为0时，进程程A被阻塞；每当放入一个B产品，则可令A产品的计数器增加1，表明A产品可以多一次放入产品的机会；同理，(2)若只放人B产品，而不放入A产品，则B产品最多可；放N一1次便被阻塞，即A进程每操作一次就应当将计数器减1（计数器初值为N—1）。
当计数器值为0时，进程B被阻塞；每当放人一个A产品，则可令B产品的计数器增加1，表明B产品可以多一次放入产品的机会。
由此可见，该问题是一个同步控制问题。
又因为一次仅允许一种产品人库，设置信号量mutex控制粮进程互斥访问临界资源（仓库）。
过程如下：beginmutex:＝1;Sa := M-1;Sb := N-1；ParbeginA产品beginrepeatP (Sa)；P (mutex)；A人库；V (mutex)；V (Sb)；Until false;End;B产品beginrepeatP (Sb)；P (mutex)；B人库；V (mutex)；V (Sa)；Until false;End;rend;例题2（华中理工大学1999年试题）设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：司机：售票员：启动车辆上乘客正常行车关车门到站停车售票开车门下乘客在汽车不断地到站，停车，行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？并用信号灯的P, V操作实现它们的同步。
进程同步习题
补充题1：有三个进程p1、p2、p3协作解决文件打印问题：系统有两个环形缓冲池，每个缓冲池有n个缓冲区；p1每次将1条记录从磁盘读入缓冲池1，p2每次将1条记录从缓冲池1复制到缓冲池2，p3每次从缓冲池2取出1条记录打印输出。
请用信号量机制实现这三个进程的同步。
信号量提示：full1、empty1、mutex1、in1、out1；full2、empty2、mutex2、in2、out2。
答：方法1,记录型信号量机制：var mutex1、mutex2、empty1、empty2、full1、full2：semaphore:=1，1，n，n，0，0；buffer1:array[0，…，n-1] of item;buffer2:array[0，…，n-1] of item;int1，out1，int2，out2:integer:=0，0，0，0；p1进程：beginrepeat……从磁盘读入一条记录到nextp；……Wait(empty1);Wait(mutex1);Buffer1(int1):=nextp;In1: =(int1+1) mod n;Signal(mutex1);Signal(full1);Until false;EndP2进程：BeginRepeatWait(full1);Wait(mutex1);Nextc:=buffer1(out1);Out1:=(out1+1) mod n;Signal(mutex1);Signal(empty1);从buffer1取出1条记录；Until false;……repeat……Wait(empty2);Wait(mutex2);Buffer2(int2):=nextp;In2: =(int2+1) mod n;Signal(mutex2);Signal(full2);把记录放入buffer2中；Until false;EndP3进程：BeginRepeatWait(full2);Wait(mutex2);Nextc:=buffer2(out2);Out2:=(out2+1) mod n;Signal(mutex2);Signal(empty2);从buffer2取出1条记录打印；Until false;End方法2,AND型信号量机制var mutex1、mutex2、empty1、empty2、full1、full2：semaphore:=1，1，n，n，0，0；buffer1:array[0，…，n-1] of item;buffer2:array[0，…，n-1] of item;int1，out1，int2，out1，out2，:integer:=0，0，0，0；p1进程：beginrepeat……从磁盘读入一条记录到nextp；……SWait(empty1，mutex1);Buffer1(int1):=nextp;In1: =(int1+1) mod n;SSignal(mutex1，full1);Until false;EndP2进程：BeginRepeatSWait(full1，mutex1);Nextc:=buffer1(out1);Out1:=(out1+1) mod n;SSignal(mutex1，empty1);从buffer1取出1条记录；Until false;…………SWait(empty2，mutex2);Buffer2(int2):=nextp;In2: =(int2+1) mod n;SSignal(mutex2 ，full2);把记录放入buffer2中；Until false;EndP3进程：BeginRepeatSWait(full2，mutex2);Nextc:=buffer2(out2);Out2:=(out2+1) mod n;SSignal(mutex2，empty2);从buffer2取出1条记录打印；Until false;End补充题2：上题中如果两个缓冲池都是单缓冲区，则如何简化各进程的描述？提示：单缓冲区，故上题中的mutex、in、out均不需要。
第7章进程同步(含答案)
5、用P、V操作管理临界区时，任何一个进程在进入临界区之前应调用（P）操作，退出临界区时应调用（V）操作。
6、在多道程序系统中，进程之间存在着的不同制约关系可以划分为两类：（同步）与（互斥）。（同步）指进程间具有一定逻辑关系；（互斥）是指进程间在使用共享资源方面的约束关系。
INT BUFFER-SIZE=N；
INT SF=0；/*BUFFER中是否有可取的信息*/
INT SE=N；/* BUFFER中是否有空位置以存放信息*/
MAIN（）
{
GET（）
COMPUTE（）
}
4、桌上有一空盘，允许存放一只水果，爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取出，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。
{ int b2=0:/*表示进程S2是否可以开始执行*/
int b3=0:/*表示进程S3是否可以开始执行*/
int b4=0:/*表示进程S4是否可以开始执行*/
Main()
s1();
s2();
s3()
s4()
}
6、 读者/写者问题。有一数据区为多个进程所共享，假设一些进程只能对该数据区完成读操作（读者），而另一些进程只能对其完成写操作（写者），读者和写者要遵守以下的约束：
Int SF=0;/*信号量SF用于表示缓冲区中有无可供计算的信息。*/
Main()
{
get();
compute();}
3、**在视频通信系统中，由进程PA采集一帧图像信息并存入环形缓冲区buffer，进程PB从buffer中取一帧数据进行处理，假设buffer的大小为n，试用P、V操作实现PA和PB。（类似生产者-消费者）
操作系统-第二章进程同步习题
第二章进程同步一、选择最合适的答案1. 用P、V操作管理临界区时，信号量的初值一般应定义为（ C ）。
A.–1B.0C.1D.任意值2. 有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则信号量的变化范围是（ A ）。
A.1至–(m-1)B.1至m-1C.1至–mD.1至m3. 在下面的叙述中，正确的是（C ）。
A.临界资源是非共享资源B.临界资源是任意共享资源C.临界资源是互斥共享资源D.临界资源是同时共享资源4. 对进程间互斥地使用临界资源，进程可以（D ）A.互斥地进入临界区B.互斥地进入各自的临界区C.互斥地进入同一临界区D.互斥地进入各自的同类资源的临界区5. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝1时表示（B ）。
A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待B.没有一个进程进入临界区C.两个进程都进入了临界区D.两个进程都在等待6. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝-1时表示（A ）。
A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待B.没有一个进程进入临界区C.两个进程都进入了临界区D.两个进程都在等待7．当一进程因在记录型信号量S上执行P(S)操作而被阻塞后，S的值为（B ）。
A.>0B.<0C.≥0D.≤08．当一进程因在记录型信号量S上执行V(S)操作而导致唤醒另一进程后，S的值为（ D ）。
A.>0B.<0C.≥0D.≤09．如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（A ）个进程等待。
A.4B.3C.5D.010．若有4个进程共享同一程序段，而且每次最多允许3个进程进入该程序段，则信号量的变化范围是（ B ）。
A. 3，2，1，0B. 3，2，1，0，-1C. 4，3，2，1，0D. 2，1，0，-1，-211．若信号S的初值为2，当前值为-1，则表示有( B )个等待进程？A.0B.1C.2D.312．如果有三个进程共享同一互斥段，而且每次最多允许两个进程进入该互斥段，则信号量的初值应设置为（ C ）。
进程同步经典习题
进程同步经典习题1.某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。
若把一个购票者看作一个进程，请用PV操作实现管理。
解：定义一个信号量S，初值为20parbeginprocess pl(l=1,2,……)beginwait(S);进入售票厅；购票；退出；signal(S)end2.桌上有一空盘，允许存放一个水果，爸爸可向盘内放苹果，妈妈可向盘内放桔子，儿子专等吃盘内的桔子，女儿专等吃盘中的苹果，请用P、V 操作实现爸爸、妈妈、儿子、女儿四个并发进程的同步与互斥。
int S=1;int Sa=0;int Sb=0;main(){cobeginfather();mather();son();daughter();coend}father() mather(){while(1) { while(1){p(S); {p(S) ;将一个苹果放入盘中将一个桔子放入盘中V(Sa);} V(Sb);}} }son() daughter(){ while(1) { while(1){p(Sb); { p(Sa);从盘中取出桔子从盘中取出苹果V(S);吃桔子；} V(S);吃苹果；}}3.生产围棋的工人不小心把相等数量的黑子和白子混装在一个盒子里，现在要用自动分拣系统把黑子和白子分开，该系统由两个并发执行的进程PA和PB组成，系统功能如下：（1）PA专拣黑子，PB专拣白子；（2）每个进程每次只拣一个子，当一个进程拣子时，不允许另一个进程去拣子；（3）当一个进程拣一个子（黑或白）后，必须让另一个进程去拣一个子（白或黑）请回答：①这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥②写出PV操作管理时应定义的信号量及其初值。
③根据定义的信号量，写出用PV操作管理两个并发进程的程序答：①两个进程之间是同步关系②定义两个信号量S1和S2，初值为1和0③process PA process PAbegin beginrepeat repeatwait(S1) wait(S2)拣黑子拣白子signal(S2) signal(S1)until false until falseend end4.有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列出一个表目，包括座号、姓名，读者离开时要注销登记信息；假若阅览室共有100个座位。
进程同步例题
1. 若有一个文件F ，供进程共享。
现把进程分成A 、B 两组，规定同组的进程可以同时读文件F ，但当有A 组(或B 组)的进程在读文件F 时不允许B 组(或A 组)的进程读文件F 。
现定义两个计数器C1和C2分别记录A 组和B 组中读文件F 的进程数。
当用P 、V 操作进行管理时需要三个信号量Sl Sl、、S2和SAB 才能保证正确的并发执行。
程序结构如下：Begin Sl ，S2S2，，SAB SAB：：semaphore semaphore；；C1C1，，C2C2：：integer integer；；S1:=1;S2:=1 ；SAB SAB：：=1;C1=1;C1：：=0=0；；C2C2：：=0=0；；cobeginprocess Ai(i=1，2，…，…) )begin((1))；C1：=C1十1;if Cl=1 then((2))；((3))；read file F((4))C1:=C1—1；if Cl=0 then((5))((6))；end ；process Bj(j=1，2，…，…) )begin((7))；C2：=C2十1;if C2=1 then((8))；((9));read file F ；((10));C2：=C2=C2——1;if C2=0 then((11))；((12))； end ；coend ；end ；回答：1．说明信号量S1，S2,SAB 的作用的作用2. 在上述程序的括号内填入适当的P 、V 操作，完善该程序。
操作，完善该程序。
2.一座山上有一个隧道，规定每次只允许一列火车过隧道，现在南方北方都有车要过隧道，如果把每个过隧道者看作一个进程，为保证安全．请用PV 操作实现正确管理。
理。
3.桌上有一个空盒，盒内只允许放一个水果，甲可向盒内放苹果，乙可向盒内放桔子。
丙专等吃盒中的苹果，丁专等吃盒中的桔子，若盒内已有水果，放者必须等待，若盒内没有自己要吃的水果，吃者必需等待，请回答下列问题：(1)(1)请给出四个之间的同步互斥关系。
操作系统-进程同步-信号量练习题
1【单选题】用P、V操作管理临界区时,互斥信号量的初值应定义为( A)。
•A，1•B，0•C，-1•D，任意值2【单选题】在操作系统中,对信号量S的P原语操作定义中,使进程进入相应等待队列等待的条件是( )。
•A，S>0•B，S = 0•C，S<0•D，S<>0我的答案：C3【单选题】信号量S的初值为8,在S上执行了10次wait 操作,6次signal操作后,S的值为(D )。
•A，10•B，8•C，6•D，4P操作每执行一次,信号量减1；V操作每执行一次,信号量加1.所以答案为8-10+6 = 44【单选题】用V操作唤醒一个等待进程时,被唤醒进程的状态应变成( B)状态。
•A，执行•B，就绪•C，阻塞•D，挂起被唤醒的进程由等待状态变为就绪状态。
5【单选题】利用Wait和signal操作可以( )。
•A，实现进程互斥和同步•B，检测死锁•C，解除死锁•D，防止死锁我的答案：A6【单选题】两个并发进程,设互斥信号量mutex(初值为1),若信号量=0;则(B )•A，表示没有进程进入临界区•B，表示有一个进程进入临界区•C，表示有一个进程进入临界区,另一个进程等待进入•D，表示两个进程进入临界区临界区不允许两个进程同时进入，D选项明显错误。
mutex初值为1，表示允许一个进程进入临界区，当有一个进程进入临界区且没有进程等待进入时，mutex值减1，变为0。
7【单选题】V操作是对信号量执行加1操作,意味着释放一个单位资源,加1后如果信号量的值等于零,则从等待队列中唤醒一个进程,现进程变为等待状态,否则现进程继续进行。
•A，对•B，错我的答案：B8【单选题】有3个进程,两台打印机,用wait和sigual操作来实现互斥访问打印机,则信号量S的取值范围是( )•A，2,1,0,-1•B，3,2,1,0•C，2,1,0,-1,-2•D，1,0,-1,-2我的答案：如果n个进程共享两个打印机，信号量取值范围：-(n-2)~2;9【单选题】设与某资源相关的资源信号量K,初值为3,当前值为1,则可用资源个数为( ),等待资源的进程数为( )。
进程同步习题全
进程管理
【例】进程P1使用缓冲区buffer向进程P2,P3,P4发 送消息，要求每当P1向buffer中发消息时，只有 当P2,P3,P4进程都读取这条消息后才可再向 buffer中发送消息。利用PV原语描述进程的动作 序列
P2 P1 buffer P3
P4
进程管理
【解答】设置信号量初值S1=S2=S3=0,S=3 进程P1 进程P2 进程P3 P4 P(S) P(S1) P(S2) P(S3) P(S) 读消息 读消息 读消息 P(S) V(S) V(S) V(S) 发送消息到 Buffer V(S1) V(S2)
进程管理
生产者i repeat P(empty) P(mutex) putdata V(mutex) V(full)
消费者i repeat P(full) P(mutex) getdata V(mutex) V(empty)
进程管理
【例】多个生产者，多个消费者，N个buffer，多次循环存 取buffer,即多个生产者不断进行putdata操作，多个消费 者不断进行getdata操作 【解答】 只有buffer有空间时才能进行putdata操作 只有buffer有数据时才能进行getdata操作 不允许多个消费者和多个生产者同时操作 信号量 full:表示buffer是否有数据，初值为0 empty:表示buffer是否为空，初值为n mutex:表示buffer是否可操作，初值为1
进程管理
操作流程 <PUT类进程> repeat 判断buff1是否有空间，没有则等待 是否可操作buff1 PUT 设置buff1可操作标志 设置buff1有数据的标志 until false
进程管理
<MOVE类进程> repeat 判断buff1是否有数据，没有则等待 判断buff2是否有空间，没有则等待 是否可操作buff1 是否可操作buff2 MOVE 设置buff1可操作标志 设置buff2可操作标志 设置buff1有空间标志 设置buff2有空间标志