PV原语经典问题.doc

例1：某超市门口为顾客准备了100辆手推车，每位顾客在进去买东西时取一辆推车，在买完东西结完帐以后再把推车还回去。试用P、V操作正确实现顾客进程的同步互斥关系。分析：把手推车视为某种资源，每个顾客为一个要互斥访问该资源的进程。因此这个例子为PV原语的第二种应用类型。解：semaphore S_CartNum;/ 空闲的手推车数量， 初值为100void consumer(void)/ 顾客进程 P(S_CartNum); 买东西； 结帐； V(S_CartNum); 例2：桌子上有一个水果盘，每一次可以往里面放入一个水果。爸爸专向盘子中放苹果，儿子专等吃盘子中的苹果。把爸爸、儿子看作二个进程，试用P、V操作使这四个进程能正确地并发执行。分析：爸爸和儿子两个进程相互制约，爸爸进程执行完即往盘中放入苹果后，儿子进程才能执行即吃苹果。因此该问题为进程间的同步问题。解：semaphore S_PlateNum;/ 盘子容量，初值为1semaphore S_AppleNum;/ 苹果数量，初值为0void father( )/ 父亲进程 while(1) P(S_PlateNum); 往盘子中放入一个苹果； V(S_AppleNum); void son( )/ 儿子进程 while(1) P(S_AppleNum); 从盘中取出苹果； V(S_PlateNum); 吃苹果； 另附用PV原语解决进程同步与互斥问题的例子:经典IPC问题如：生产者消费者，读者写者，哲学家就餐，睡着的理发师等可参考相关教材。一、两个进程PA、PB通过两个FIFO（先进先出）缓冲区队列连接（如图）PAPBQ1Q2 PA从Q2取消息，处理后往Q1发消息，PB从Q1取消息，处理后往Q2发消息，每个缓冲区长度等于传送消息长度. Q1队列长度为n，Q2队列长度为m. 假设开始时Q1中装满了消息，试用P、V操作解决上述进程间通讯问题。解：/ Q1队列当中的空闲缓冲区个数，初值为0semaphore S_BuffNum_Q1;/ Q2队列当中的空闲缓冲区个数，初值为m semaphore S_BuffNum_Q2;/ Q1队列当中的消息数量，初值为n semaphore S_MessageNum_Q1;/ Q2队列当中的消息数量，初值为0 semaphore S_MessageNum_Q2;void PA( ) while(1) P(S_MessageNum_Q2); 从Q2当中取出一条消息； V(S_BuffNum_Q2); 处理消息； 生成新的消息； P(S_BuffNum_Q1); 把该消息发送到Q1当中； V(S_MessageNum_Q1); void PB( ) while(1) P(S_MessageNum_Q1); 从Q1当中取出一条消息； V(S_BuffNum_Q1); 处理消息； 生成新的消息； P(S_BuffNum_Q2); 把该消息发送到Q2当中； V(S_MessageNum_Q2); 二、操作系统课程的期末考试即将举行，假设把学生和监考老师都看作进程，学生有N人，教师1人。考场门口每次只能进出一个人，进考场的原则是先来先进。当N个学生都进入了考场后，教师才能发卷子。学生交卷后即可离开考场，而教师要等收上来全部卷子并封装卷子后才能离开考场。(1)问共需设置几个进程?(2)请用P、V操作解决上述问题中的同步和互斥关系。解：semaphore S_Door;/ 能否进出门，初值1semaphore S_StudentReady;/ 学生是否到齐，初值为0semaphore S_ExamBegin;/ 开始考试，初值为0semaphore S_ExamOver;/ 考试结束，初值为0int nStudentNum = 0;/ 学生数目semaphore S_Mutex1/互斥信号量，初值为1int nPaperNum = 0;/ 已交的卷子数目semaphore S_Mutex2 /互斥信号量，初值为1void student( ) P(S_Door); 进门； V(S_Door); P(S_Mutex1)； nStudentNum +;/ 增加学生的个数 if(nStudentNum = N) V(S_StudentReady); V(S_Mutex1); P(S_ExamBegin);/ 等老师宣布考试开始 考试中 交卷；P(S_Mutex2)； nPaperNum +;/ 增加试卷的份数 if(nPaperNum = N) V(S_ExamOver); V(S_Mutex2); P(S_Door); 出门； V(S_Door);void teacher( ) P(S_Door); 进门； V(S_Door); P(S_StudentReady)；/等待最后一个学生来唤醒 发卷子; for(i = 1; i = N; i+) V(S_ExamBegin); P(S_ExamOver); / 等待考试结束 封装试卷； P(S_Door); 出门； V(S_Door); 三、某商店有两种食品A和B，最大数量均为m个。 该商店将A、B两种食品搭配出售，每次各取一个。为避免食品变质，遵循先到食品先出售的原则。有两个食品公司分别不断地供应A、B两种食品(每次一个)。为保证正常销售，当某种食品的数量比另一种的数量超过k(k 0)/ 优先唤醒女生 girls_waiting -; V(S_girls); else if(boys_waiting 0) boys_waiting -; V(S_ boys); else using = 0;/ 无人在等待 V(S_mutex);void girl_wants_to_use_bathroom ( ) P(S_mutex); if(using = 0) using = 1; V(S_mutex); else girls_waiting +; V(S_mutex); P(S_girls); void girl_leaves_bathroom ( ) P(S_mutex); if(girls_w