进程同步典型例题(操作系统)

进程同步练习题

1.在公共汽车上，司机和售票员的工作流程如图所示。为保证乘客的安全，司机和售票员应密切配合协调工作。请用信号量来实现司机与售票员之间的同步。

司机

售票员

图司机和售票员工作流程图

①约束：怎么密切配合协调工作才能保证安全呢？

a)关车门之后再启动车辆；利用前驱图解释

b)到站停车之后再开车门；

②根据约束定义信号量；

关车门和启动车辆需要一个信号量进行同步S1；到站停车和开车门之间需要一个信号量进行同步S2；

③建立几个进程呢？

a)为司机建立一个进程Driver；

b)为售票员建立一个进程Conductor；

Driver：

Repeat

启动车辆；

正常行驶；

到站停车；

Until false;

Conductor：

Repeat

关车门；

售票；

开车门；

Until false;

④加入同步关系：

Driver：

Repeat

Wait (s1);

启动车辆；

正常行驶；

到站停车；

Signal(s2)

Until false;

Conductor：

Repeat

关车门；

Signal(s1);

售票；

Wait(s2)

开车门；

Until false;

main()

{

Driver();

Conductor ();

}

2.桌子上有一只盘子，盘子中只能放一只水果。爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。用PV操作实现他们之间的同步机制。

分析：

①约束：

a)爸爸和妈妈竞争盘子，往盘子放水果，爸爸在放时，妈妈等待，或者相反；

b)爸爸和女儿要同步，即爸爸放完苹果之后通知女儿来吃；同时女儿吃完之后要通知盘

子可用；

c)妈妈和儿子要同步，即妈妈放完橘子之后通知儿子来吃；同时儿子吃完之后要通知盘

子可用；

②经上述分析可知：

需要3个信号量：S1表示临界资源盘子，初值1；爸爸和女儿需要一个信号量进行同步S2=0 妈妈和儿子需要一个信号量进行同步S3=0;

③建立进程？

爸爸：妈妈：女儿：儿子：

取一个苹果；取一个橘子；从盘子取一个苹果；从盘子取一个橘子；

放入盘子；放入盘子吃苹果；吃橘子；

Until false; Until false; Until false; Until false;

④加入同步关系。

爸爸：妈妈：女儿：儿子：

Repeat repeat repeat repeat

wait(S2); wait(S3);

取一个苹果；取一个橘子；从盘子取一个苹果；从盘子取一个橘子；

Wait(S1); Wait(S1); signal(S1); signal(S1);

放入盘子；放入盘子吃苹果；吃橘子；

Signal(S2); Signal(S3);

Until false; Until false; Until false; Until false;

3.a，b两点之间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规则如下：（1）当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab 段外等待；

（2）当ab之间无车辆在行驶时，到达a点（或b点）的车辆可以进入ab段，但不能从a 点和b点同时驶入；

（3）当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。

请用信号量为工具，对ab段实现正确管理以保证行驶安全。

分析：

①约束：

a)ab两点的单行车道是一种临界资源；两端的车辆对该资源进行竞争；

b)同步关系：（1），（3）；

②经上述分析可知：

首先，设置互斥信号量Sab=1，用于a、b点的车辆互斥进入ab段；

然后，分别设置共享变量ab=0用于记录当前ab段上由a点进入的车辆数量；共享变量ba=0用于记录当前ab=段上由b点进入车辆的数量；

最后，设置互斥信号量S1=1用于ab段的车辆互斥访问共享变量ab；设置互斥信号量S2=1用于ba段的车辆互斥访问共享变量ba

③建立进程？

semaphore S1=1,S2=1,Sab=1;

int ab=ba=0;

Pab：pba：

Repeat repeat

abcount=abcount+1; bacount=bacount+1;

if abcount==1 then wait(sab) if bacount==1 then wait(sab)

signal(S1) signal(s2)

进入车道行驶；进入车道行驶；

Wait(s1) Wait(s2)

abcount=abcount-1; bacount=bacount-1;

if abcount==0 then signal(sab) if bacount==0 then signal(sab)

signal(s1) signal(s2);

until false; until false;

main()

{

Pab();

Pba();

}

5．一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。若一个桥墩只能站一个人，过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。过河时，只要对岸无人过，就可以过。但不允许河对岸的两个人同时过，以防止出现死锁。请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。

分析：

①约束：

a)桥属于临界资源，两岸的人对该资源进行竞争；

b)桥上的人数是有限制的，设这个桥由N个桥墩构成，桥上同时只能有N个人过桥，

其它人要进行等待。相当于共享资源数。

②设置信号量

信号量s：互斥使用桥，初值为1

变量count1：方向1上过河人计数器

变量count2：方向2上过河人计数器

信号量scount1：对方向1上过河人计数器count1的互斥使用，初值为1

信号量scount2：对方向2上过河人计数器count2的互斥使用，初值为1

信号量scount：代表桥上过河人的计数信号量，初值为桥墩个数N

③建立进程

Semaphore s, scount1, scount2, scount;

int count1, count2;

s=1; scount1=1; scount2=1; scount=N;

count1=0; count2=0;