操作系统PV操作题整理2

1.某进程中有3个并发执行的线程thread1、thread2、thread3，其伪代码如下所示。请添加必要的信号量和P、V操作，要求确保互斥访问临界资源

//复数的结构类型定义
typedef struct
{float a;float b;
}cnum;cnum x,y,z; //全局变量//计算两个复数之和
cnum add( cnum p,cnum q)
{cnum s;s.a=p.a+q.a;s.b=p.b+q.b;return s;
}thread1
{cnum w;w=add(x,y);...
}thread2
{cnum w;w=add(y,z);...
}thread3
{cnum w;w.a=1;w.b=2;z=add(z,w);y=add(y,w);...
}

先找出线程在各个变量的互斥关系，并发关系。如果是一读一写或两个都写，那么就是互斥关系。每一个互斥关系都需要一个信号量来调节。

semaphore mutex_y1; //mutex_y1用于thread1和thread3对变量y的互斥访问
semaphore mutex_y2; //mutex-y2用于thread2和thread3对变量y的互斥访问
smeaphore mutex_z;  ///mutex_z用于变量z的互斥访问//复数的结构类型定义
typedef struct
{float a;float b;
}cnum;cnum x,y,z; //全局变量//计算两个复数之和
cnum add(cnum p,cnum q)
{cnum s;s.a=p.a+q.a;s.b=p.b+q.b;return s;
}thread1
{cnum w;wait(mutex_y1);w=add(x,y);   //thread1 和thread2都有y作为参数，是两个都读，不存在互斥问题，thread1对y的操作是读，thread3对y的操作是既读又写存在互斥signal(mutex_y1);...
}thread2
{cnum w;wait(mutex_y2);wait(mutex_z);w=add(y,z);  // 同样thread2和thread3对y的操作是读和写，需要互斥，对z的操作也需要互斥signal(mutex_z);signal(mutex_y2);...
}thread3
{cnum w;    //注意：w不是全局变量，只在自己的线程内作用，不属于临界资源w.a=1;w.b=2;wait(mutex_z);z=add(z,w);signal(mutex_z);wait(mutex_y1);wait(mutex_y2);y=add(y,w);signal(mutex_y1);signal(mutex_y2);...
}

2.有A、B两人通过信箱进行辩论，每个人都从自己的信箱中取得对方的问题，将答案和向对方提出的问题组成一个新邮件放入对方的邮箱中。假设A的信箱最多放M个邮件，B的信箱最多放N个邮件。初始A的信箱有x个邮件，B的信箱有y个邮件。当信箱不空时，辩论者才能从邮箱中取邮件，否则等待。当信箱不满时，辩论者才能将邮件放入信箱中，否则需要等待。

semaphore mutex_A;  //用于对A邮箱的互斥
semaphore mutex_B;  //用于对B邮箱的互斥
semaphore Empty_A;  //A邮箱中还可以放入的邮件数量
semaphore full_A;   //A邮箱中的邮件数量
semaphore Empty_B;  //A邮箱中还可以放入的邮件数量
semaphore full_B;   //B邮箱中的邮件数量Cobegin{A{while(true){P(full_A);P(mutex_A);take out a mail from box A;V(mutex_A);V(Empty_A);answer a question and put forward one;P(Empty_B);P(mutex_B);put a new mail in box B;V(mutex_B);V(full_B);}}B{while(true){P(full_B);P(mutex_B);take out a mail from box B;V(mutex_B);V(Empty_B);answer a question and put forward one;P(Empty_A);P(mutex_A);put a new mail in box A;V(mutex_A);V(full_A);}}
}end

3.系统中有多个生产者消费者进程，共享一个能存放1000件产品的缓冲区（初始为空）。当缓冲区未满时，生产者进程可以放入一个其生产的产品，否则等待；当缓冲区未空时，消费者进程可以从缓冲区取走一件产品，否则等待。要求一个消费者必须连续取走10件铲平后，其他消费者进程才可以取产品。

semaphore mutex1=1;  //用于实现消费者连续取10个产品的互斥
semaphore mutex2=1;  //用于实现缓冲区访问的互斥
semaphore empty=1000;
semaphore full=0;
producer()
{while(1){produce a product;P(empty);P(mutex2);put product in the buffer;V(mutex2);V(full);}
}consumer()
{while(1){P(mutex1);for(int i=0;i<10;++i){P(full);P(mutex2);take out a product from the buffer;V(mutex2);V(empty);consume this product;}V(mutex1);}
}

4.某博物馆最多可容纳500人同时参观，有一个出入口，该初入口一次仅允许一个人通过。

semaphore empty=500;
semaphore mutex=1;Cobegin
visitor process i:
{P(empty);P(mutex);enter...;V(mutex);visit...;P(mutex);get out;V(mutex);V(empty);
}

5.某银行提供一个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上取一个号，取号机一次仅允许一个顾客使用。营业员通过叫号选择一位顾客为其服务。

semaphore empty=10;   //空座位数量
semaphore mutex=1;   //互斥使用取号机
semaphore full=0;    //已经占空位数量
semaphore service=0; //等待叫号process client i{P(empty);  //等空位P(mutex);take a number from the machine;V(mutex);V(full);  //通知营业员有新顾客P(service);  //等待营业员叫号accept serive;
}process teller{while(true){P(full); //等待顾客V(empty);//离开座位V(service); //叫号    //这里我觉得应该是先叫号后离开座位，不过应该不影响serve for the client}
}

6.P1、P2、P3三个进程互斥使用一个包含N个单元的缓冲区，P1每次produce()一个正整数并用put()放入缓冲区某一空单元中；P2每次用getodd()从缓冲区取出一个奇数，并用countodd()统计奇数个数；P3每次用geteven()从缓冲区取出一个偶数，并用counteven()统计偶数个数。

semaphore mutex=1;
semaphore odd=0,even=0;
semaphore empty=N;
main()
cobegin()
{process P1(){while(true){x=produce();P(empty);P(mutex);put();V(mutex);if(x%2==0)V(even);elseV(odd);}}Process P2(){while(true){P(odd);P(mutex);getodd();V(mutex);V(empty);countodd();}}process P3(){while(true){P(even);P(mutex);geteven();V(mutex);V(empty);counteven();}}
}coend;

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