操作系统PV操作经典例题与答案
操作系统PV操作经典一百题

procedure reader_i
begin // i=1,2,?.
P(rwmutex); //读者、写者互斥
P(rmutex);
V(rwmutex); // 释放读写互斥信号量,允许其它读、写进程访问资源
读数据;
V(rmutex);
end
procedure Writer_j
我们需要分两种情况实现该问题:
读优先: 要求指一个读者试图进行读操作时,如果这时正有其他读者在进行操作,他可直接开始读操作,而不需要等待。
写优先: 一个读者试图进行读操作时,如果有其他写者在等待进行写操作或正在进行写操作,他要等待该写者完成写操作后才开始读操作。
The P,V code Using Pascal
3)写者优先于读者(一旦有写者,则后续读者必须等待,唤醒时优先考虑写者)
如果读者数是固定的,我们可采用下面的算法:
rwmutex:用于写者与其他读者/写者互斥的访问共享数据
rmutex: 该信号量初始值设为10,表示最多允许10个读者进程同时进行读操作
var rwmutex, rmutex : semaphore := 1, 10 ;
操作系统P V题解
第一章 The P,V Theorem
在操作系统理论中有一个非常重要的概念叫做P,V原语。在我们研究进程间的互斥的时候经常会引入这个概念,将P,V操作方法与加锁的方法相比较,来解决进程间的互斥问题。实际上,他的应用范围很广,他不但可以解决进程管理当中的互斥问题,而且我们还可以利用此方法解决进程同步与进程通信的问题。
Figure 1.1: producer-consumer problem
经典PV操作问题详解(最全面的PV资料)

经典P、V操作问题详解lionxcat@一、基本概念1. 信号量struct semaphore{int value; // 仅且必须附初值一次,初值非负PCBtype* wait_queue; // 在此信号量上阻塞的进程队列} S; // 信号量实例为S2. P、V操作P(S){S := S-1;if (S<0)调用进程自己阻塞自己,等待在S的等待队列末尾;}V(S){S := S+1;if (S≤0)从S等待队列头释放一进程就绪在就绪队列尾;调用进程继续执行;}3. 使用方法(i). P、V操作成队出现,处理互斥时出现在同一进程中;处理同步时出现在不同进程中。
(ii). 同步P先于互斥P调用,V的顺序无关。
4. 另类P、V操作导致的问题(或信号量的栈实现方法或漏斗法)[习题P174-23]某系统如此定义P、V操作:P(S): S = S-1; 若S<0,本进程进入S信号量等待队列的末尾;否则,继续执行。
V(S): S=S+1; 若S≤0,释放等待队列中末尾的进程,否则继续运行。
(1)上面定义的P、V操作是否合理?有什么问题?(2)现有四个进程P1、P2、P3、P4竞争使用某一个互斥资源(每个进程可能反复使用多次),试用上面定义的P、V操作正确解决P1、P2、P3、P4对该互斥资源的使用问题。
答:(1)不合理:先进后出;可能“无限等待”,即等待队列头的进程得不到释放。
(2)思路:令每个信号量上的等待队列中始终只有一个进程。
解决方案如下:(n个进程)n个进程至多有n-1个等待。
设置n-1个信号量,每个进程阻塞在不同的信号量上,使每个等待队列至多有一个进程等待。
用循环模拟队列。
Procedure_i(){int j;DO_PRE_JOB();for(j=n-2; j>=0; j--)P(S[j]);DO_JOB_IN_CRITICAL_SECTION();for(j=0;j<=n-2;j++)V(S[j]);……}二、经典进程同步问题总述:进程同步问题主要分为以下几类:一(生产者-消费者问题);二(读者写者问题);三(哲学家就餐问题);四(爱睡觉的理发师问题);五(音乐爱好者问题);六(船闸问题);七(红黑客问题)等。
操作系统 PV操作习题答案

4有三个并发进程,R负责从输入设备读入信息并传送给M,M将信息加工并传送给P,P将打印输出,写出下列条件下的并发程序:单缓冲区,缓冲区信号量初值mutex1=1; mutex2=1;buffeR-M // R 和M之间的bufbufferM_P // M 和P之间的buf另外R 自己的缓存区data_buf1,另外M 自己的缓存区data_buf2,另外P 自己的缓存区data_buf3,Procedure R:beginwhile true dodata_buf1 = 读入数据P(mutex1);buffeR-M = data_buf1;V(mutex1);endend;Procedure M:beginwhile true doP(mutex2);P(mutex1);Data_buf2 = bufferR_M;处理Data_buf2;BufferM_P = data_buf2V(mutex1);V(mutex2);endend;Procedure P:beginwhile true doP(mutex2);Data_buf3:= BufferM_P;V(mutex2);V(empty);打印输出数据endend;双缓冲区,缓冲区信号量初值mutex1=1; mutex2=1; Empty1 = 2, full1 = 0; empty2=2, full2=0; buffeR-M[2] // R 和M之间的buf,有两个bufferM_P[2] // M 和P之间的buf 有两个另外R 自己有缓存区data_buf1,另外M 自己有缓存区data_buf2,另外P 自己有缓存区data_buf3,var:i,j,k,nProcedure R:beginwhile true dodata_buf1 = 读入数据P(empty1)P(mutex1);buffeR-M[i] = data_buf1;i=(i+1)mod 2;V(mutex1);V(full1)endend;Procedure M:beginwhile true doP(full1);P(mutex1);Data_buf2 = bufferR_M[j];j=(j+1) mod 2V(mutex1);P(empty1);处理Data_buf2;P(empty2);P(mutex2)BufferM_P[k] = data_buf2;k=(k+1) mod 2V(mutex2);V(full2);endend;Procedure P:beginwhile true doP(full2);P(mutex2);Data_buf3:= BufferM_P[n];n=(n+1) mod 2V(mutex2);V(empty2);打印输出数据endend;设有三个进程A、B、C,其中A与B构成一对生产者与消费者(A为生产者,B为消费者),共享一个由n个缓冲块组成的缓冲池;B与C也构成一对生产者与消费者(此时B为生产者,C为消费者),共享另一个由m个缓冲块组成的缓冲池。
操作系统PV操作的作业参考答案

关于调度算法【例1】下表给出作业l,2,3的提交时间和运行时间。
采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法,试问作业调度次序和平均周转时间各为多少?(时间单位:小时,以十进制进行计算。
)分析解这样的题关键是要根据系统采用的调度算法,弄清系统中各道作业随时间的推进情况。
我们用一个作业执行时间图来形象地表示作业的执行情况,帮助我们理解此题。
采用先来先服务调度算法,是按照作业提交的先后次序挑选作业,先进入的作业优先被挑选。
然后按照“排队买票”的办法,依次选择作业。
其作业执行时间图如下:采用短作业优先调度算法,作业调度时根据作业的运行时间,优先选择计算时间短且资源能得满足的作业。
其作业执行时间图如下:由于作业1,2,3是依次到来的,所以当开始时系统中只有作业1,于是作业1先被选中。
在8.0时刻,作业1运行完成,这时系统中有两道作业在等待调度,作业2和作业3,按照短作业优先调度算法,作业3只要运行1个时间单位,而作业2要运行4个时间单位,于是作业3被优先选中,所以作业3先运行。
待作业3运行完毕,最后运行作业2。
作业调度的次序是1,3,2。
另外,要记住以下公式:作业i的周转时间T i=作业完成时间-作业提交时间系统中个作业的平均周转时间,其中Ti为作业i的周转时间。
解:采用先来先服务调度策略,则调度次序为l、2、3。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0 平均周转时间T=(8+11.6+12)/3=10.53采用短作业优先调度策略,则调度次序为l、3、2。
作业号提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6 平均周转时间T=(8+8+12.6)/3=9.53思考题1请同学们判断这句话:作业一旦被作业调度程序选中,即占有了CPU。
pv操作的一些习题

Main(0
Cobegin{
Father()
{while(1)
{p(empty);
P(mutex);
1、进程P0和P1的共享变量定义及其初值为:
boolean falg[2];
int turn=0;fal[0]=FALSE; falg[1]=FALSE;
若进程P0和P1访问临界资源的类C伪代码实现如下:
则并发执行进程P0和P1时产生的情形是【全国联考2010】
A.不能保证进程互斥进入临界区、会出现“饥饿”现象
答案:设置6个信号量full1、empty1、B-M1、full2、empty2、B-M2,它们的含义和初值如下:
1)full1表示Buff1是否有数据,初值为0;
2)empty1表示Buff1有空间,初值为m;
3)B-M1表示Buff1是否可操作,初值为1;
4)Full2表示Buff2是否有数据,初值为0;
5)Empty2表示Buff2有空间,初值为n;
6)B-M2表示Buff2是否可操作,初值为1;
<PUT类进程>
{
repeat
P(empty1);/*判断Buff1是否有空间,没有则等待*/
P(B-M1);/*是否可操作Buff1*/
PUT;
V(B-M1);/*设置Buff1可操作标志*/
V(full1);/*设置Buff1有数据的标志*/
GET;
V(B-M2);/*设置Buff2可操作标志*/
计算机操作系统PV操作例题

问题1一个司机与售票员的例子在公共汽车上,为保证乘客的安全,司机和售票员应协调工作:停车后才能开门,关车门后才能行车。
用PV操作来实现他们之间的协调。
S1:是否允许司机启动汽车的变量S2:是否允许售票员开门的变量driver()有三个进程R、M、P,它们共享一个缓冲区。
R负责从输入设备读信息,每次读出一个记录并把它存放在缓冲区中:M在缓冲区加工读入的记录;P把加工后的记录打印输出。
输入的记录经加工输出后,缓冲区中又可存放下一个记录。
请用P、V操作为同步机构写出他们并发执行时能正确工作的程序。
答:三个进程共用一个缓冲区,他们必须同步工作,可定义三个信号量:S1:表示是否可把读人的记录放到缓冲区,初始值为1.S2:表示是否可对缓冲区中的记录加工,初始值为0.S3:表示记录是否加工好,可以输出,初始值也为0.三个进程可如下设计:BeginS1,S2,S3:semaphore;S1:=l;S2:=S3:=0;cobeginprocess RbeginL1:读记录;P(S1);记录存入缓冲区;V(S2);goto L1;end;process MbeginL2:P(S2);加工记录;V(S3);goto L2;end;process PbeginL3:P(S3);输出加工后的记录;V(S1);goto L3;end;coend;end.6.现有4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每次把从键盘上投入的一个数存放到缓冲器B中,供进程W1打印输出;进程R2每次从磁盘上读一个数放到缓冲器B中,供进程W2打印输出。
当一个进程把数据存放到缓冲器后,在该数还没有被打印输出之前不准任何进程再向缓冲器中存数。
在缓冲器中还没有存入一个新的数之前不允许任何进程加快从缓冲区中取出打印是怎样才能使这四个进程在并发执行是协调的工作?答:这四个进程实际上是两个生产者R1,R2和两个消费者W1,W2.各自生成不同的产品中各自的消费对象去消费,他们共享一个的缓冲器。
计算机操作系统PV操作例题

问题1 一个司机与售票员的例子在公共汽车上,为保证乘客的安全,司机和售票员应协调工作:停车后才能开门,关车门后才能行车。
用PV操作来实现他们之间的协调。
S1:是否允许司机启动汽车的变量S2:是否允许售票员开门的变量driver()//司机进程{while (1)//不停地循环{P(S1);//请求启动汽车启动汽车;正常行车;到站停车;V(S2); //释放开门变量,相当于通知售票员可以开门}}busman()//售票员进程{while(1){关车门;V(S1);//释放开车变量,相当于通知司机可以开车售票P(S2);//请求开门开车门;上下乘客;}}注意:busman() driver() 两个不停循环的函数问题2 图书馆有100个座位,每位进入图书馆的读者要在登记表上登记,退出时要在登记表上注销。
要几个程序?有多少个进程?(答:一个程序;为每个读者设一个进程)(1)当图书馆中没有座位时,后到的读者在图书馆为等待(阻塞)(2)当图书馆中没有座位时,后到的读者不等待,立即回家。
解(1 )设信号量:S=100; MUTEX=1P(S)P(MUTEX)登记V(MUTEX)阅读P(MUTEX)注销V(MUTEX)V(S)解(2)设整型变量COUNT=100;信号量:MUTEX=1;P(MUTEX);IF (COUNT==0){ V(MUTEX);RETURN;}COUNT=COUNT-1;登记V(MUTEX);阅读P(MUTEX);COUNT=COUNT+1;V(MUTEX);RETURN;问题3 有一座东西方向的独木桥;用P,V操作实现:(1)每次只允许一个人过桥;(2)当独木桥上有行人时,同方向的行人可以同时过桥,相反方向的人必须等待。
(3)当独木桥上有自东向西的行人时,同方向的行人可以同时过桥,从西向东的方向,只允许一个人单独过桥。
(此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者,西向东的为写者)。
(1)解设信号量MUTEX=1P (MUTEX)过桥V (MUTEX)(2)解设信号量:MUTEX=1 (东西方互斥)MD=1 (东向西使用计数变量互斥)MX=1 (西向东使用计数变量互斥)设整型变量:CD=0 (东向西的已上桥人数)CX=0 (西向东的已上桥人数)从东向西:P (MD)IF (CD=0){P (MUTEX) }CD=CD+1V (MD)过桥P (MD)CD=CD-1IF (CD=0){V (MUTEX) }V (MD)从西向东:P (MX)IF (CX=0){P (MUTEX) }CX=CX+1V (MX)过桥P (MX)CX=CX-1IF (CX=0){V (MUTEX) }V (MX)(3) 解:从东向西的,和(2)相同;从西向东的和(1)相同。
操作系统PV操作习题.

一、用P、V操作描述前趋关系。
P1、P2、P3、P4、P5、P6为一组合作进程,其前趋图如图2.3所示,试用P、V 操作描述这6个进程的同步。
p23图2.3说明任务启动后P1先执行,当它结束后P2、P3可以开始执行,P2完成后P4、P5可以开始执行,仅当P3、P4、P5都执行完后,P6才能开始执行。
为了确保这一执行顺序,设置5个同步信号量n、摄、f3、f4、g分别表示进程P1、P2、P3、P4、P5是否执行完成,其初值均为0。
这6个进程的同步描述如下:图2.3 描述进程执行先后次序的前趋图int f1=0; /*表示进程P1是否执行完成*/int f2=0; /*表示进程P2是否执行完成*/int f3=0; /*表示进程P3是否执行完成*/int f4=0; /*表示进程P4是否执行完成*/int f5=0; /*表示进程P5是否执行完成*/main(){cobeginP1( );P2( );P3( );P4( );P5( );P6( );coend}P1 ( ){┇v(f1);v(f1):}P2 ( ){p(f1);┇v(f2);v(f2);)P3 ( ){p(f1);┇v(f3);}P4( ){p(f2);┇v(f4);}P5 ( ){p(f2);┇v(f5);}P6( ){p(f3);p(f4);p(f5);┇}二、生产者-消费者问题p25生产者-消费者问题是最著名的进程同步问题。
它描述了一组生产者向一组消费者提供产品,它们共享一个有界缓冲区,生产者向其中投放产品,消费者从中取得产品。
生产者-消费者问题是许多相互合作进程的一种抽象。
例如,在输入时,输入进程是生产者,计算进程是消费者;在输出时,计算进程是生产者,打印进程是消费者。
因此,该问题具有很大实用价值。
我们把一个长度为n的有界缓冲区(n>0)与一群生产者进程P1、P2、…、Pm和一群消费者进程C1、C2、…、Ck 联系起来,如图2.4所示。
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P(mutex)
custNum--;
V(mutex)
V(wait)
}
理发师进程:
While{
P(mutex)
If(custNum ==0){
V(mutex)
P(Barber)
}else{
V(mutex)
理发
}
}
V(SM);
i = (i+1) %k;
};
Receive:
j =0;//标记取产品的缓存区位置
SM=0;//信号量,标记初始没有消息
ReadCount=0;//读进程计数器
Mutex =1;//读进程互斥信号量
SW=0; //信号量,读进程在此信号量等待
while (true) {
P(SM);
从Buffer[j]取消息;
V(W);
Else if(rw>0)
V(R)
rw--
V(mutex);
};
3.理发师睡觉问题
理发店里有一位理发师,一把理发椅和N把供等候理发的顾客坐的椅子
如果没有顾客,则理发师便在理发椅上睡觉。当一个顾客到来时,他必须先唤醒理发师
如果顾客到来时理发师正在理发,则如果有空椅子,可坐下来等;否则离开
Wait =0;表示等待顾客资源;
V(R)
rw--
}
V(mutex);
读
P(mutex);
rc--;
if (rc==0){
If(wc>0)V(w)
}
V(mutex);
};
写者:
while (true) {
P(mutex);
wc++;
if((wc >1)||(rc>0)){
P(W)
}
V(mutex);
写
P(mutex);
Wc--;
if(wc>0)
3)写者优先于读者(一旦有写者,则后续读者必须等待,唤醒时优先考虑写者)
rc=0,//正在读者计数器
wc,//写计数器
rw, //读等计数器
R //等待读信号量
W //等待写信号量
读者:
while (true) {
P(mutex);
if (wc>0){
rw++
P (R);
}
rc++;
If(rw>0&&wc=0){
Barber=1;表示可以理发
custNum关键资源,表示当前顾客数量
顾客进程:
Coming//顾客来到
P(mutex)
If(custNum>0){
If(custNum<=N){
V(mutex)
P(wait);
}else{
V(mutex)
离开;
}
}else{
V(mutex)
V(Barber);
理发;
ReadCount++
If(ReadCount<n){
V(SM);
P(SW)
}else{
V(SB);
j = (j+1) %k;
for(intg=1; g<ReadCount;g++)
V(SW);
ReadCount=0;
}
};2.第二类读者写ຫໍສະໝຸດ 问题:写者优先条件:
1)多个读者可以同时进行读
2)写者必须互斥(只允许一个写者写,也不能读者写者同时进行)
1.推广例子中的消息缓冲问题。
消息缓冲区为k个,有1个发送进程,n个接收进程,每个接收进程对发送来的消息都必须取一次若有m个发送进程呢?
Send:
SB=k; //信号量,标记当前空余缓冲区资源。
i = 0;//标记存放消息的缓冲区位置
while (true) {
P(SB);
往Buffer [i]放消息;