操作系统PV习题课

1、Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.1Operating System Concepts操作系统习题讲解n一、一、进程概念进程概念n二、二、进程同步和互斥进程同步和互斥Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.2Operating System Concepts进 程 概 念（一）问题：如果系统中有问题：如果系统中有N个进程，个进程，4运行进程最多几个，最少几个？运行进程最多几个，最少几个？4就绪进程最多几个，最少几个？就绪进程最多几个，最少几个？4等待进程最多几个，最少几个？等待进程最多几个，最少几个？Silberscha

2、tz, Galvin and Gagne 20022.3Operating System Concepts解答解答：运行进程最多：运行进程最多1 1个，最少个，最少0 0个；个； 就绪进程最多就绪进程最多N-1-1个，最少个，最少0 0个；个； 等待进程最多等待进程最多N个，最少个，最少0 0个；个；Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.4Operating System Concepts进程同步和互斥（一）问题一问题一：用用P.VP.V操作解决下图之同步问题操作解决下图之同步问题getcopyputfstgSilberschatz, Galvin and

3、Gagne 20022.5Operating System Concepts一个数据上的操作顺序：一个数据上的操作顺序：get - copy - putcpcgpcgpgGet不能向不能向“满满”的的S中放；中放；Copy不能从不能从“空空”的的S中取；不能向中取；不能向“满满”的的T中放；中放；Put不能不能“空空”的的T中取中取Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.6Operating System Concepts（同步）信号量：（同步）信号量：实际上也起到互斥作用实际上也起到互斥作用S_Empty, T_Empty， 初值为初值为1S_Full, T

4、_Full; 初值为初值为0Get:Begin Repeat P(S_Empty) T_get_S(); V(S_Full); Until false;EndCopy:Begin Repeat P(S_Full); P(T_Empty); S_copy_T(); V(T_Full); V(S_Empty); Until false;EndPut:Begin Repeat P(T_Full); T_put_G(); V(T_Empty); Until false;EndSilberschatz, Galvin and Gagne 20022.7Operating System Concepts进

5、程同步和互斥（二）问题：用问题：用P.V操作解决下面问题操作解决下面问题司机进程：司机进程：REPEAT启动车辆启动车辆正常驾驶正常驾驶到站停车到站停车UNTIL 售票员进程：售票员进程：REPEAT关门关门售票售票开门开门UNTIL Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.8Operating System Concepts信号量：信号量：S_Door, 初值为初值为0S_Stop; 初值为初值为0司机进程司机进程：Begin Repeat P(S_Door); 启动；启动； 驾驶；驾驶； 停车；停车； V(S_Stop); Until false;End乘

6、务员进程乘务员进程:Begin Repeat 关门；关门； V(S_Door); 售票；售票； P(S_Stop); 开门；开门； Until false;End同步要求：先关门，后开车；同步要求：先关门，后开车； 先停车，后开门先停车，后开门Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.9Operating System Concepts第二类读者写者问题（写者优先）第二类读者写者问题（写者优先）1）共享读）共享读2）互斥写、读写互斥）互斥写、读写互斥3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必）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）

7、须等待，唤醒时优先考虑写者）进程同步和互斥（三）Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.10Operating System ConceptsVar mutex: semaphore; 互斥信号量，初值为互斥信号量，初值为1 R : semaphore; 对应读者等待队列，初值为对应读者等待队列，初值为0 W: semaphore; 对应写者等待队列，初值为对应写者等待队列，初值为0一般变量：一般变量： Writing: Boolean; 初值初值false, 有写者正在写有写者正在写 rc : integer; 初值初值0, 共享读的读者数共享读的读者数 r

8、q : integer; 初值初值0,等待队列中读者数等待队列中读者数 wq: integer; 初值初值0,等待队列中写者数等待队列中写者数Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.11Operating System Concepts读者进程Begin RepeatP(mutex);If (Writing OR wq0) Then Beginrq:=rq+1; V(mutex);P(R);P(mutex); resume End;rc:=rc+1;V(mutex);Read();Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.12O

9、perating System ConceptsP(mutex);rc:=rc-1;If (rc=0 AND wq0) Then Begin wq:=wq-1;Writing:=true;V(mutex);V(W); End;Else V(mutex); Until falseEndSilberschatz, Galvin and Gagne 20022.13Operating System Concepts写者进程Begin RepeatP(mutex);If (Writing OR rc0)Then Begin wq:=wq+1; V(mutex); P(W); End;Else Begi

10、nWriting:=true; V(mutex);Write();Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.14Operating System Concepts P(mutex);If (wq0)Then Beginwq:=wq-1;V(mutex);V(W); EndElseSilberschatz, Galvin and Gagne 20022.15Operating System Concepts If (rq0)Then BeginWriting:=false;While (rq0) Beginrq:=rq-1;V(R) ; End EndElse B

11、eginWriting:=false;V(mutex); EndEnd Until falseSilberschatz, Galvin and Gagne 20022.16Operating System Concepts理发师问题理发师问题: 理发店里有一位理发师理发店里有一位理发师,一把理发椅和一把理发椅和N把供把供等候理发的顾客坐的椅子等候理发的顾客坐的椅子.如果没有顾客如果没有顾客,则理发师则理发师便在理发椅上睡觉便在理发椅上睡觉.当一个顾客到来时当一个顾客到来时,他必须先唤他必须先唤醒理发师醒理发师.如果顾客到来时理发师正在理发，则如如果顾客到来时理发师正在理发，则如果有空椅子，可坐

12、下来等；否则离开。果有空椅子，可坐下来等；否则离开。进程同步和互斥（四）Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.17Operating System Concepts Var Sn: semaphore; 位子数目，初值为位子数目，初值为n S: semaphore; 理发师睡觉，初值为理发师睡觉，初值为0 mutex: semaphore; 初值为初值为1顾客进程顾客进程 i:P(Sn);门外观望门外观望P(mutex);进门；进门；V(mutex);V(S);等候；等候；理发；理发；V(Sn)P(mutex);出门；出门；V(mutex);Silbersc

13、hatz, Galvin and Gagne 20022.18Operating System Concepts理发师进程理发师进程 ：Repeat P(S); P(mutex); 叫人理发；叫人理发； V(mutex); 理发；理发；Until false;Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.19Operating System Concepts问题：问题：推广读写者问题中的消息缓冲处理。消息缓推广读写者问题中的消息缓冲处理。消息缓冲区为冲区为k个，有个，有m个发送进程，个发送进程，n个接收进程，每个接收进程，每个接收进程对发送来的消息都必须取一次个接收

14、进程对发送来的消息都必须取一次 进程同步和互斥（五）Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.20Operating System Concepts解题思路：解题思路： 发送者发送消息后唤醒所有的接收者；发送者发送消息后唤醒所有的接收者； 所有的接收者都接收后空出缓冲区；所有的接收者都接收后空出缓冲区； 接收者接收时要修改接收次数；接收者接收时要修改接收次数； 接收计数和缓冲区的指针为临界资源，访问接收计数和缓冲区的指针为临界资源，访问时要互斥时要互斥 。Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.21Operating Syste

15、m Concepts Type BufferType = Recordmsg:MessageType;count:integer;mutex:semaphore; 初值为初值为1empty: semaphore; 初值为初值为1full: array 1.n of semaphore； 初值全为初值全为0EndVar mutex: semaphore; 初值为初值为1s: integer; 初值为初值为0buff: array 0.k-1 of BufferType; k是缓冲区大小；是缓冲区大小； n是接收进程个数是接收进程个数 m是发送进程个数，通过是发送进程个数，通过 s 进行进行“写互

16、斥写互斥” Silberschatz, Galvin and Gagne 20022.22Operating System Concepts Procedure Sender_i(i:integer); i 为发送进程的标号为发送进程的标号Vars0, j: integer;Begin Repeat P(mutex); s0:=s; s:=(s+1) mod k; V(mutex); P(buffs0.empty)； 在在buffs0.msg中写信息；中写信息； P(buffs0.mutex)； buffs0.count:=n; V(buffs0.mutex); For (j:=1 to n do) V(buffs0.fullj); Until false;EndSilberschatz, Galvin and Gagne 20022.23Operating System ConceptsProcedure Recvr(i:integer); i 为接收进程的标号为接收进程的标号Varj: