进程同步与通信

pricess computer begin L2: p(sf); 从缓冲去中取出数据； v(se); 进行数据计算； goto L2; end; coend;
9、(1)写出P、V操作的定义 (2)有3个进程PA、PB和PC写作解决文件 打印问题:PA将文件记录从磁盘读入主存 的缓冲区1，每执行一次读一个记录；PB 将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执 行一次复制一个记录；PC将缓冲区2的 内容打印出来，每执行一次打印一个记 录。缓冲区的大小和一个记录大小一样。 请用P、V操作来保证文件的正确打印。
begin mutex,full,empty:semaphore; mutex:=1; empty:=8; full:=0; cobegin pricess producer begin 生产一个产品； p(empty); p(mutex); 将产品存入仓库； v(mutex); v(full); end;
process s3 begin p(b3); …… v(b4); end
process s4 begin p(b4); p(b4); …… end
8、在测量控制系统中，数据采集任务把 采集的数据送入一单缓冲区；计算任务 从该单缓冲区中取出数据进行计算。试 写出利用信号量机制实现两者共享单缓 冲区的同步算法。
cobegin process A begin L1:p(s1) 拣一粒黑子； v(s2) goto L1
process B begin L2:p(s2) 拣一粒白子； v(s1) goto L2 endl;
end;
coend;
7、四个进程合作完成一任务的前驱图， 试说明这四个进程间的同步关系，并以 PV操作描述它们。
解：应设置两个信号量sf,se，信号量sf表 示缓冲区是否有可供打印的计算结果， 其初值为0；信号量se用于表示缓冲区 有无空位置存放新的信息，其初值为1。 本题的同步描述如下：
se,sf:semaphore; se:=1; sf:=0; cobegin process get begin L1: 采集一个数据； p(se); 将数据送入缓冲区中； v(sf); goto L1； end;
p(sa); ca:=ca-1; if ca=0 then begin {等待车辆驶出ab段}； v(sab); end; v(sa) end;
process Bi(i=1,2,…) begin p(sb); cb:=cb+1; if cb=1 then p(sab); v(sb); {车辆从b端驶入ab段}
例：一个供应商用汽车给某超市送货，并 把汽车上的货物用超市的三轮车运到仓 库中。超市的工作人员也用三轮车从仓 库中取货去出售。假设共有3辆三轮车， 仓库中只能容纳10辆三轮车的货物，且 每次从汽车上取货只能供给一辆三轮车， 仓库中只能容纳一辆三轮车进入。考虑 相关信号量的定义和初值，并写出用P、 V操作实现向仓库中送货及从仓库中取 货的同步算法。
解：设三个同步信号量b2,b3,b4分别表示 进程S2,S3,S4是否可以开始执行，其初 值均为0.这四个进程的同步描述如下： b2,b3,b4:semaphore; b2:=0;b3:=0;b4:=0
Cobegin process s1 begin …… v(b2); v(b3); end
process s2 begin p(s2); …… v(b4); end
请回答： (1)这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥？ (2)写出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值(假定 让进程A先拣子)。
请回答： (1)这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥？ (2)写出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值(假定 让进程A先拣子)。 (1)两个并发进程之间的关系是同步关系？ (2)应定义两个信号量s1和s2，分别表示两个不同的消 息：”允许拣黑子“和”允许拣白子“。假定让进程 A先拣黑子，则S1的初值为1，s2的初值应为0. (3)进程A、进程B能正确并发执行的程序应如下：
• 从仓库到超市进程 Begin p(full) p(s) p(mutex2) 从仓库取货 v(mutex2) v(empty) 送超市 v(s) end
例：一组生产者进程和一组消费者进程共 享10个缓冲区，每个缓冲区可以存放一 个整数；生产者进程每次一次性向3个缓 冲区中写入整数，消费者进程每次从缓 冲区取出一个整数。请用PV 操作写出 正确执行的程序。
begin N:integer; N:=3 s:semaphore; s:=1 cobegin process A begin L1:P(S);
N:=N+5; V(S); goto L1
procቤተ መጻሕፍቲ ባይዱss B begin L2:P(S); print(N); N:=0; V(S); goto L2 end; coend; end;
process M begin L2:p(sm); 从缓冲器中取走记录； 加工记录； 加工后存入缓冲器； v(sp); goto L2 end;
process P begin L3:p(sp); 从缓冲器中取走记录； 打印记录； v(sr); goto L3 end; coend; end;
4、假设有一个成品仓库，总共能存放8个 成品，生产者进程生产产品放入仓库， 消费者进程从仓库中取出成品消费。为 了防止积压，仓库满的时候就停止生产。 由于仓库搬运设备只有一套，故成品存 入和取出只能分别进行，使用PV操作来 实现该方案。
解： • 设S=3控制三轮车数量 • Mutex1=1控制互斥访问汽车 • Mutex2=1控制互斥访问仓库 • Empty=10仓库容量 • Full=0仓库现有库存量，供给超市，也 是受限资源
• 从汽车到仓库进程 Begin p(empty); p(s); p(mutex1); 从汽车上取货 v(mutex1) 去仓库 p(mutex2) 入仓库装货 v(mutex2) v(full) v(s) end
进程同步与通信
复习一
1、两个并发进程的 程序如下：
begin N:integer; N:=3; cobegin process A begin L1:N:=N+5 goto L1 end process B
begin
L2:print(N); N:=0; goto L2 end
coend;
若process A先执行三个循环后，process A和process B又并发执行了一个循环，写 出可能出现的打印值。正确的打印值是多 少？请用PV操作进行管理，使它们并发执 行时不出现与时间有关的错误。 A、B并发执行一个循环，则有可能打印出 23或18，若希望A、B交替执行，则正确 打印结果应该是8、5、5、5……
例：请用信号量实现4*100接力赛的同步 过程。 解：设信号量s1,s2,s3初值为0，其中跑第 一的人不需要设置阻塞条件。算法描述： p1:begin p2:begin 前进100m； p(s1) v(s1) 前进100m end v(s2) end
p3:begin p(s2) 前进100m； v(s3) end
(1)定义两个信号量s1和s2，是初值为1，s2的初值为0. (2)假定开始时让河东的一个先过桥，则用pv操作管理 时的程序应如下：
process EW begin …… p(s1); 过桥; v(s2); …… endl process WE begin …… p(s2); 过桥； v(s1); …… end
p(sb); cb:=cb-1; if cb=0 then begin {等待车辆驶出ab段}； v(sab); end; v(sb) end; coendl endl;
3、今有3个并发进程R,M,P，它们共享一 个缓冲器B。进程R负责从输入设备读信 息，每读出一个记录后把它存放到缓冲 器B中。进程M在缓冲器B中加工进程R 存入记录。进程P把加工后的记录打印输 出。缓冲器B中每次只能存放一个记录， 当记录被加工输出后，缓冲器B中又可存 放一个新记录。请用PV操作为同步机制 写出它们并发执行时能正确工作的程序。
Process producer begin L1:生产3个整数 p(sput) p(s1) buf[putptr]:=整数 putptr:=(putptr+1)mod10 v(sget) v(s1) goto L1 end
Process consumer var y:integer begin L2: p(sget) p(s2) y:=buf[getptr] getptr:=(getptr+1)mod10 count:=count+1 if count=3 then begin count:=0 v(sput) end v(s2) 消费一个整数y； goto L2 end
解：此题类似与生产者和消费者问题。 设立3个信号量：sr表示是否可以把读入 的记录存入缓冲器，初值为1；sm表示缓 冲器中是否有记录需要加工，初值为0； sp表示缓冲器是否有已加工好的记录需 要打印，初值为0.
begin buffer:记录类型； sr,sm,sp:semaphore; sr:=1;sm:=0;sp:=0; cobegin process R begin L1:read a record; p(sr); buffer:=record; v(sm); goto L1 end;
process consumer begin p(full); p(mutex); 将产品从仓库取出； v(mutex）； v(empty); 消费产品; end; coend; end;
5、一条小河上有一座独木桥，规定每次 只允许一个过桥。现河东和河西都有相 等的人数在等待过桥，为了使两边的人 都同样的过桥机会，规定某边的一个人 过桥后要让另一边的一个人过桥，即两 边的人交替过桥。如果把每个过桥者看 成一个进程，为保证安全，可用pv操作 来管理。 (1)写出应定义的信号量及其初值。 (2)假定开始时让河东的一个人下过桥，然 后交替过桥。