PV操作1

PUT MOVE GET Buff1 Buff2

有桥如下图,车流如箭头所示,桥上不允许两 车交会,但允许同方向多辆车依次通行(即桥 上可以有多个同方向的车)。用P、V操作实 现交通管理以防止桥上堵塞。
本题目类似“读者—写作”问题，但又有所不 同。这个题目要解决：南、北互斥（桥上不允许两 车交汇，相当于“读、写互斥”），需要设置一个 互斥信号量mutex，初值为1；南、南共享（相当于 “读、读共享”），套用实现“读、读共享”的模 式，需要设置一个共享变量south，用于记录当前桥 上向南行驶过桥的车辆数目，初值为0，再设置一个 互斥信号量smutex，实现对south的互斥访问；北、 北共享（也相当于“读、读共享”），需要设置一 个共享变量north，用于记录当前桥上向北行驶过桥 的车辆数目，初值为0，再设置一个互斥信号量 nmutex，实现对north的互斥访问。
当为同步操作时，则不在同一进程中出现
如果P(S1)和P(S2)两个操作在一起，那么P 操作的顺序至关重要,一个同步P操作与 一个互斥P操作在一起时同步P操作在互 斥P操作前
而两个V操作无关紧要
3）P.V操作的优缺点 优点： 简单，而且表达能力强（用P.V操作可解决
任何同步互斥问题）
缺点： 不够安全；P.V操作使用不当会出现死锁； 遇到复杂同步互斥问题时实现复杂
同步关系：司机到站停车后，售票员才 能开门；售票员关好车门后，司机才能启动 汽车 设初始状态为停车，车门开着。 close 表示门是否已关，是否允许启动车辆 stop 表示是否到站停车，是否允许开车门 Var close,stop:semaphore:=0,0;
Process 司机 Begin repeat P(close); 启动车辆； 正常行驶； 到站停车； V(stop); until false; End.
作业2：如图所示，有多个PUT操作同时向BUFF1放数 据，有一个MOVE操作不断地将BUFF1的数据移到 BUFF2，有多个GET操作不断地从BUFF2中将数据取 走。BUFF1的容量为m，BUFF2的容量是n，PUT、 MOVE、GET每次操作一个数据，在操作的过程中要 保证数据不丢失。试用wait（）、signal（）原 语协调PUT、MOVE的操作，并说明每个信号量的含 义和初值。
P（S1） 启动车辆 V（S2） 正常行车 到站停车 V（S3）
苹果桔子问题
桌上有1空盘，允许存放1个水果。爸爸向 盘中放苹果，也可以向盘中放桔子。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1个水果供吃者取用。 请用Wait()、Signal()原语实现爸爸、儿子、 女儿三个并发进程的同步。【南京大学2000】
Process 售票员
Begin
repeat 关车门； V(close); 售票； P(stop); 开车门； 上下乘客 until false; End.
在一辆公共汽车上，司机和售票员各行其职，司机负责开 车和到站停车；售票员负责售票和开、关门，当售票员关好 车门后，司机才能继续开车行驶。试用P、V操作实现司机与 售票员之间的同步。【北京航天航空大学2002】（注意： 【哈工大 2000】、【山东科技大学 2006】）
Son() { While(1) { Wait(So); 从盘中取出桔子； Signal(S); 吃桔子； } } Daughter() { While(1) { Wait(Sa); 从盘中取出苹果； Signal(S); 吃苹果； } }
作业1：桌上有1空盘，最多可以容纳两个水果， 每次只能放入或取出1个水果。爸爸专向盘中放苹 果，妈妈专向盘中放桔子。儿子专等吃盘中的桔子， 女儿专等吃盘中的苹果。请用Wait()、Signal()原 语实现爸爸、妈妈、儿子、女儿之间的同步与互斥 关系。
解：设三个信号量： S --- 盘子是否为空，初值为1；
So --- 盘中是否有桔子，初值为0；
Sa --- 盘中是否有苹果，初o=0, Sa=0; Main() { Cobegin Father(); Son(); Daughter(); Coend } Father() { While(1) { Wait(S); 将水果放入盘中； If (放入的是桔子) Signal(So); Else Signal(Sa); } }
P.V操作讨论
1) 信号量的物理含义： S>0表示有S个资源可用 S=0表示无资源可用 S<0则| S |表示S等待队列中的进程个数 P(S):表示申请一个资源 V(S)表示释放一个资源。信号量的初值应 该大于等于0
2) P.V操作必须成对出现，有一个P操作就 一定有一个V操作
当为互斥操作时，它们同处于同一进程
这里包括的同步问题有：司机到站 停车后，售票员才能开门；售票员关 好车门后，司机才能启动汽车；司机 启动汽车后，售票员才能售票。 解：设信号量： S1 --- 允许司机启动车辆，初值为1； S2 --- 允许售票员售票，初值为0； S3 --- 允许售票员开车门，初值为0。
司 机 售票员 P（S2） 售票 P（S3） 开车门 关车门 V（S1）
Process 打印进程 Pp Begin repeat P(s2); 从缓冲区中取数； v(s1); 打印数据； untill false; End.
用P.V操作解决司机与售票员的问题
司机进程： REPEAT
启动车辆 正常驾驶 到站停车 UNTIL …
售票 员 进程 ： REPEAT
关门 售票 开门 UNTIL …
【分析】这是复杂情况的“生产者—消费者”问题，既有同步又
有互斥。爸爸进程与儿子进程、女儿进程需要同步，儿子进 程与女儿进程需要互斥。设置4个信号量S（盘子是否为空， 初值为1）、So（盘中是否有桔子，初值为0）、Sa（盘中是 否有苹果，初值为0）和mutex（用于对盘子的互斥访问，初 值为1）。由于只有一个盘子（相当于只有一个buffer）， 对盘子的互斥访问发生在对盘子的存取操作上，S、So和Sa 就可以保证对盘子的互斥操作了，故mutex也可以省略。
【思考题】
1.用P.V操作解决下图之同步问题: 输入 处理 打印
f
s
t
g
Var s1,s2:semaphore; /*s1表示缓冲区是否可用； s2表示缓冲区有无可供打印的数*/ s1:=1;s2:=0； Porcess 计算进程 Pc Begin repeat P(s1); 计算下一数据并放入缓冲区； V(s2); until false; End.