PV操作习题答案说课材料Word文档下载推荐.docx
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Vars1,s2,s3:
=0,0,0;
Athlete1:
Run100m;
Athlete2:
Athlete3:
P(s2);
V(s3);
Athlete4:
P(s3);
end
3.设公共汽车上,司机和售票员的活动分别是:
司机:
售票员:
启动车辆
上乘客
正常行车
关车门
到站停车
售票
开车门
下乘客
在汽车不断地到站、停车、行驶过程中,这两个活动有什么同步关系?
请用信号量机制实现他们的同步。
/-假定初始状态为停车状态,引入信号量Stop和Run:
BEGIN
semaphoreStop,Run;
Stop:
=Run:
=0;
CoBegin
Driver:
Repeat
Wait(Run);
启动车辆;
正常行驶;
到站停车;
Signal(Stop);
UntilFalse;
END;
Conductor:
BEGIN
上乘客;
关车门;
Signal(Run);
售票;
Wait(Stop);
开车门;
下乘客;
CoEnd;
生产者消费者问题:
1.桌上有一个可以容纳两个水果的盘子,每次只能放或取一个水果。
爸爸放苹果妈妈放橘子,两个儿子吃苹果,两个女儿吃橘子。
试用信号量和P、V操作,编写实现爸爸、妈妈、儿子和女儿的并发工作程序。
Mutex实现互斥放或取水果。
empty盘子可放水果数
Apple盘子中放的苹果数
Orange盘子中放的橘子数
Semaphoremutex=1;
Semaphoreempty=2;
Semahporeapple=0;
Semahporeorange=0;
Main()
{
Cobegin
Father();
Mother();
Son();
Daughter();
;
Coend)
}
Father()
While(true)
{p(empty)
P(mutex)
放苹果
V(mutex)
V(apple)}
Mother()
放橘子
V(mutex)
V(orange)}
Son()
{p(apple)
取苹果
V(empty)}
Daughter()
{p(orange)
取橘子
V(empty)}
2、有一个仓库存放两种零件A和B,最大库容量各为m个。
有一车间不断地取A和B进行装配,每次各取一个。
为了避免零件锈蚀,遵循线入库者先出库的原则。
有两组供应商分别不断地供应A和B(每次一个),为保证齐套和合理库存,当某种零件的数量比另一种数量超过n(n<
m)个时,暂停对数量大的零件的进货,集中补充数量少的零件。
试用P、V操作正确实现之。
semaphoremutex=1,emptya=emptyb=m,fulla=fullb=0,sa=sb=n;
main()
{CoBegin
Provider_A();
//零件A供应商
Provider_B();
//零件B供应商
Assembling_Shop();
//装配车间
CoEnd
}
Provider_A()
{while(true)
{p(emptya);
p(sa);
p(mutex);
将零件A放入仓库;
v(mutex);
v(fulla);
v(sb);
Provider_B()
{p(emptyb);
p(sb);
将零件B放入仓库;
v(fullb);
v(sa);
Assembling_Shop()
{p(fulla);
p(fullb);
装配零件;
v(emptya);
v(emptyb);
3、有一个仓库,可以存放A和B两种产品,仓库的存储空间足够大,但要求:
每次只能存入一种产品(X或Y);
-N<
A产品数量-B产品数量<
M。
其中,N和M时正整数。
试用“存放A”、“存放B”和P、V操作描述产品A与产品B的入库过程。
A-B<
M说明:
如果只放A不放B,则A最多可放M-1个,如果多放一个B,则可以多放一个A。
B-A<
N说明:
如果只放B不放A,则B最多可放N-1个,如果多放一个A,则可以多放一个B。
/2-BEGIN
Mutex,SA,SB:
semaphore;
Mutex:
=1;
SA:
=M-1;
SB:
=N-1;
parBegin
processPA
Begin
loop:
P(SA);
P(Mutex);
存放A;
V(Mutex);
V(SB);
Gotoloop;
processPB
loop:
P(SB);
存放B;
V(SA);
parEnd;
/北大91
读者写者问题:
1、多个进程共享一个文件,其中只读文件的程值为读者,其余只写文件的称为写者。
读者可以同时读,但写者只能独立地写。
说明进程间的相互制约关系,应设置哪些信号量?
用P、V操作写出其同步算法;
修改上述算法,使得它对写者优先,即一旦有写者到达,后续的读者都必须等待,而无论是否有读者在读文件。
(该问题的又一提法:
在一个飞机订票系统中,多个用户共享一个数据库。
多用户同时查询是可以接受的,但若一个用户要订票需更新数据库时,其余所有用户都不可以访问数据库。
请画出用户查询与订票的逻辑框图(等价于同步进程的描述的图式表示)。
为了提高写者的优先级,增加一个信号量S,用于在写进程到达后封锁后续的读者
Semaphorewrite=1;
Semahpores=1;
Intcount=0;
Cobegin
Reader();
Writer();
Coend;
Reader()
{while(true)
P(s);
P(mutex);
If(count==0)p(write);
Count++;
V(s);
读文件;
P(mutex)
Count--;
If(count==0)v(write);
V(mutex);
Writer()
While(true)
{p(s);
P(write);
写文件;
V(write);
2.某一桥只有一车道,载重为4辆车,用P、V操作实现两方向的车过桥。
本题本质上可以认为是读者写者问题,往同一个方向的车可以认为是读者,往相反方向的车可以认为是写者。
但是由于桥的重量有限,增加了读者之间的互斥。
本题的临界资源显然是单通道的桥,首先如果桥上有向东方向的车,那么向西方向的车一定不能过,如果超过4辆,同一方向的车也不能过,需要互斥。
设信号量mutex,实现双向车子互斥通行;
信号量sew,swe表示由西向东与由东向西的负荷数,初值为4;
整数型iew,iwe表示各方向的车子数,初值为0;
siew,siwe实现对iew,iwe的互斥访问,初值为1;
Process由东向西的车子;
Begin
P(sew);
P(siew);
Iew:
=iew+1;
Ifiew=1thenp(mutex);
V(siew);
过桥;
=iew-1;
Ifiew=0thenv(mutex);
V(sew)
End
Porcess由西向东
P(swe);
P(siwe);
Iwe:
=iwe+1;
Ifiwe=1htenp(mutex);
V(siwe);
Iwe:
=iwe-1;
Ifiwe=0thenv(mutex);
V(swe)
理发师睡觉问题:
1.(睡眠的理发师问题)理发店有一个等候室(其中有N把椅子)和一个理发室(一把理发椅组成)。
如果没有顾客来理发,理发时就在理发椅上睡觉,如果一个走进理发店,发现等候室的椅子都坐满就离开理发店;
如果理发师正忙于理发,那么该顾客就坐在一把空椅子上等待;
若理发师正在睡觉,则顾客就唤醒他。
用P、V操作写出工作流程。
考点:
用PV原语实现同步
Semaphorecostomers=0;
等候的顾客数(不包括正在理发的)
Semaphorebarbers=0;
等候顾客的理发师数
Intwaiting=0;
等候的顾客数(还没有理发,实际是customers的备份,为了读取信号量的当前值);
Voidbarber(void)
{while(true)
{P(customers);
P(mutex);
waiting=waiting–1;
V(barbers);
V(mutex);
cut_hair();
顾客进程
Voidcustomers(void)
{P(mutex);
if(waiting<
chairs)
{waiting=waiting+1;
V(customers);
P(barbers);
get_hair();
else{V(mutex);
考虑一下理发师(barber)重复的下列活动:
(1)睡觉;
(2)为顾客理发;
顾客(customers)重复的下列活动:
(3)在椅子上等候;
(4)理发;
离开;
显然,理发师在
(1)处要考察是否有顾客等候理发,如果没有,理发师睡觉;
在
(2)处理发师等待最先进入理发店的顾客唤醒,开始理发。
顾客在(3)处先看是否有座位,没有则离开;
等候理发的顾客在(4)处被理发师唤醒(最先理发的顾客要唤醒理发师);
理发结束后离开。
在这两个活动中,从资源的角度来看,理发师是顾客争用的资源,用信号量barber表示,初值为0;
除此以外,顾客还要争用n张椅子,信号量customers表示等候理发的顾客数,初值为0;
最后设置信号灯变量mutex用于这两个活动对资源barber、customers的互斥,初值为1。
2.复印室里有一个操作员为顾客复印资料,有5把椅子供顾客休息等待复印。
如果没有顾客,则操作员休息,当顾客来到复印室时,如果有空椅子则坐下来,并唤醒复印操作员;
如果没有空椅子必须离开复印室。
试用信号量几P、V操作实现顾客和操作员活动的同步。
Customers表示正在等待复印的顾客数
Operator代表操作员的状态,只能取1或0;
Waiting表示正在等待的顾客数;
Mutex实现对waiting的互斥访问
customers,operator,mutex:
semaphore;
waiting:
inteter;
customers=0;
operator=0;
mutex=1;
processoperator
begin
据统计,上海国民经济持续快速增长。
03全年就实现国内生产总值(GDP)6250.81亿元,按可比价格计算,比上年增长11.8%。
第三产业的增速受非典影响而有所减缓,全年实现增加值3027.11亿元,增长8%,增幅比上年下降2个百分点。
p(customers);
复印;
V(operator);
10元以下□10~50元□50~100元□100元以上□Gotoloop;
(2)东西全End;
为了解目前大学生对DIY手工艺品制作的消费情况,我们于己于人2004年3月22日下午利用下课时间在校园内进行了一次快速抽样调查。
据调查本次调查人数共50人,并收回有效问卷50份。
调查分析如下:
Processcoutomeri
(六)DIY手工艺品的“创作交流性”Begin
我们熟练的掌握计算机应用,我们可以在网上搜索一些流行因素,还可以把自己小店里的商品拿到网上去卖,为我们小店提供了多种经营方式。
Ifwaiting<
5then
据调查,大学生对此类消费的态度是:
手工艺制品消费比“负债”消费更得人心。
Waiting=waiting+1;
标题:
上海发出通知为大学生就业—鼓励自主创业,灵活就业2004年3月17日V(custormers);
图1-4大学生购买手工艺制品目的V(mutex);
P(operator);
Waiting=waiting-1;
(3)优惠多End
Else
4.理发师问题:
一个理发店有一个入口和一个出口。
理发店内有一个可站5位顾客的站席
区、4个单人沙发、3个理发师及其专用理发工具、一个收银台。
新来的顾客坐在沙发上等
待;
没有空沙发时,可在站席区等待;
站席区满时,只能在入口外等待。
理发师可从事理
发、收银和休息三种活动。
理发店的活动满足下列条件:
1)休息的理发师是坐地自己专用的理发椅上,不会占用顾客的沙发;
2)处理休息状态的理发师可为在沙发上等待时间最长的顾客理发;
3)理发时间长短由理发师决定;
4)在站席区等待时间最长的顾客可坐到空闲的理发上;
5)任何时刻最多只能有一个理发师在收银。
试用信号量机制或管程机制实现理发师进程和顾客进程。
原理:
(1)customer进程:
首先检查站席区是否已满(stand_capacity),若满选择离开,否则进入站席区,即进入
理发店。
在站席区等待沙发的空位(信号量sofa),如果沙发已满,则进入阻塞等待队列,
直到出现空位,在站席区中等待时间最长的顾客离开站席区(stand_capacity)。
坐到沙
发上,等待理发椅(barber_chair),如果理发椅已满,则进入阻塞等待队列,直到出现
空位,在沙发上等待时间最长的顾客离开沙发(释放信号量sofa)。
坐到理发椅上,释放
准备好的信号(customer_ready),获得该理发师的编号(0~1的数字)。
等待理发师理
发结束(finished[barber_number])。
在离开理发椅之前付款(payment),等待收据
(receipt),离开理发椅(leave_barberchair)。
最后离开理发店。
这里需要注意几点:
a)首先是几个需要进行互斥处理的地方,主要包括:
进入站席区、进入沙发、进入理发椅
和付款几个地方。
b)通过barber_chair保证一个理发椅上最多只有一名顾客。
但这也不够,因为单凭
baber_chair无法保证一名顾客离开理发椅之前,另一位顾客不会坐到该理发椅上,
因此增加信号量leave_barberchair,让顾客离开理发椅后,释放该信号,而理发
师接收到该信号后才释放barber_chair等待下一位顾客。
c)在理发的过程中,需要保证是自己理发完毕,才能够进行下面的付款、离开理发椅的活
动。
这个机制是通过customer进程获得给他理发的理发师编号来实现的,这样,当
该编号的理发师释放对应的finished信号的时候,该顾客才理发完毕。
d)理发师是通过mutex信号量保证他们每个人同时只进行一项操作(理发或者收款)。
e)为了保证该顾客理发完毕后马上可以付款离开,就应该保证给该顾客理发的理发师在理
发完毕后马上到收银台进入收款操作而不是给下一位顾客服务。
在伪码中由以下机制实
现:
即顾客在释放离开理发椅的信号前,发出付款的信号。
这样该理发师得不到顾客的
离开理发椅的信号,不能进入下一个循环为下一名顾客服务,而只能进入收款台的收款
操作。
直到顾客接到收据后,才释放离开理发椅的信号,离开理发椅,让理发师释放该
理发椅的信号,让下一位等待的顾客坐到理发椅上。
(2)barber进程
首先将该理发师的编号压入队列,供顾客提取。
等待顾客坐到理发椅坐好(信号量
customer_ready),开始理发,理发结束后释放结束信号(finished)。
等待顾客
离开理发椅(leave_barberchair)(期间去收银台进行收款活动),释放理发椅空闲信
号(barber_chair),等待下一位顾客坐上来。
(3)cash(收银台)进程
等待顾客付款(payment),执行收款操作,收款操作结束,给付收据(receipt)。
信号量总表:
信号量waitsignal
stand_capacity顾客等待进入理发店顾客离开站席区
sofa顾客等待坐到沙发顾客离开沙发
barber_chair顾客等待空理发椅理发师释放空理发椅
customer_ready理发师等待,直到一个顾客坐
到理发椅
顾客坐到理发椅上,给理发师
发出信号
mutex等待理发师空闲,执行理发或
收款操作
理发师执行理发或收款结束,
进入空闲状态
mutex1执行入队或出队等待入队或出队结束,释放信号
finished顾客等待对应编号理发师理
发结束
理发师理发结束,释放信号
leave_barberchair理发师等待顾客离开理发椅顾客付款完毕得到收据,离开
理发椅释放信号
payment收银员等待顾客付款顾客付款,发出信号
receipt顾客等待收银员收、开具收据收银员收款结束、开具收据,
释放信号
伪码:
semaphorestand_capacity=5;
semaphoresofa=4;
semaphorebarber_chair=3;
semaphorecustomer_ready=0;
semaphoremutex=3;
semaphoremutex1=1;
semaphorefinished[3]={0,0,0};
semaphoreleave_barberchair=0;
semaphorepayment=0;
semaphorereceipt=0;
voidcustomer()
{
intbarber_number;
wait(stand_capacity);
//等待进入理发店
enter_room();
//进入理发店
wait(sofa);
//等待沙发
leave_stand_section();
//离开站席区
signal(stand_capacity);
sit_on_sofa();
//坐在沙发上
wait(barber_chair);
//等待理发椅
get_up_sofa();
//离开沙发
signal(sofa);
wait(mutex1);
sit_on_barberchair();
//坐到理发椅上
signal(customer_ready);
barber_number=dequeue();
//得到理发师编号
signal(mutex1);
wait(fini