【操作系统】计算机操作系统-信号量的应用 、PV操作经典习题及代码表示

题目1：

某交通路口设置了一个自动计数系统，该系统由“观察者”进程和“报告者”进程组成。观察者进程能识别卡车，并对通过的卡车计数；报告者进程定时（可设为每隔1小时，准点时）将观察者的计数值打印输出，每次打印后把计数值清“0”。两个进程的并发执行可完成对每小时中卡车流量的统计。

代码如下：

struct semaphore S ;
int count = 0 ;
S.value = 1 ;

process observer
{  
    while (condition)
    {
       observe a lorry;
       wait（S）;
      count = count + 1; 
      signal（S）;
    } 
}

process reporter
{
    while (condition)
    {
       wait（S）;
      print（count）;
      count = 0；
      signal（S）;
    } 
}

题目2： 

利用信号量，按语句的前趋关系，写出一个可以并发的程序

图中表示：

·进程P1中有语句S1；

·进程P2中有语句S2；

……

·语句S1执行后才能执行语句S2和语句S3；

·语句S2执行后才能执行语句S4和S5；

·语句S3、S4和S5执行后，才能执行语句S6。

代码如下：

struct semaphore a，b，c，d，e，f，g ；
a.value=b.value=c.value=0;
d.value=e.value=g.value=0;

parbegin  /*parbegin表示并发执行开始*/
process P1：{ S1；signal（a）；signal（b）； }
process P2：
   { wait（a）；S2；signal（c）；signal（d）； }
process P3：{ wait（b）；S3；signal（e）； }
process P4：{ wait（c）；S4；signal（f）； }
process P5：{ wait（d）；S5；signal（g）； }
process P6：
     { wait（e）；wait（f）；wait（g）；S6； }
parend    /*用parend表示并发执行结束 */

写出一个可并发执行的程序。写出一个可并发执行的程序。写出一个可并发执行的程序。

题目3: 

在一个盒子里，混装了数量相等的黑白围棋子。现在用自动分拣系统把黑子、白子分开，设分拣系统有两个进程P1和P2，其中P1拣白子，P2拣黑子。规定当一个进程拣了一子后，必须让另一个进程去拣。用信号量和PV操作协调两进程的活动。

代码如下：

Struct semaphore S1, S2;
S1.value=1; S2.value=0;

cobegin
process P1(){             
   while(true){                
       P(S1);                         
       拣白子                        
       V(S2);
   }
}                      

process P2(){ 
    while(true){
        P(S2);
        拣黑子
        V(S1);
    }
}

coend

题目4：

图书馆规定，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。

（1）用信号量实现读者之间的互斥登记和注销。

（2）图书馆共有100个座位，当图书馆中没有空座位时，后到的读者在图书馆要等待（阻塞）

代码如下：

Struct semaphore MUTEX; 
MUTEX.value=1;
Struct semaphore  S; 
S.value=100;  

Readeri(){
    P(S)；
    P(MUTEX)；
    登记；
    V(MUTEX)；
    阅读；
    P(MUTEX)；
    注销；
    V(MUTEX)；
    V(S)；
}

题目5：

一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘； 当水果盘空时，父亲可以放香蕉或者母亲可以放苹果，但盘中已有水果时，就不能放，父母等待。当盘中有香蕉时，女儿可吃香蕉，否则，女儿等待；当盘中有苹果时，儿子可吃，否则，儿子等待。

代码如下：

struct semaphore S1, S2, S3;
S1.value = 1;
S2.value = 0;
S3.value = 0;

father(){
    wait(S1);
    放香蕉；
    signal(S2);
}

mather(){
    wait(S1);
    放苹果；
    signal(S3);
}

son(){
    wait(S3);
    吃苹果；
    signal(S1);
}

daughter(){
    wait(S2);
    吃香蕉；
    signal(S1);
}

题目6：

在公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：　　启动车辆

　　　　　　　　正常运行

　　　　　　　　到站停车

售票员的活动：　关车门

　　　　　　　　售票

　　　　　　　　开车门

在汽车不断的到站，停车，行驶过程中，司机和售票员

的活动有什么同步关系？用信号量和Ｐ，Ｖ操作实现．

代码如下：

struct semaphore S1, S2;
S1.value = 0;
S2.value = 0;

driver(){
    wait(S1);
    启动车辆；
    车辆行驶；
    停止行驶；
    signal(S2);
}

casher(){
    关车门;
    signal(S1);
    售票；
    wait(S2);
    开门;
}

题目7：

有一个超市，最多可容纳N个人进入购物，当N个顾客满员时，后到的顾客在超市外等待；超市中只有一个收银员。可以把顾客和收银员看作两类进程，两类进程间存在同步关系。写出用P;V操作实现的两类进程的算法

代码如下：

struct semaphore S, S1, S2, S3;
S.value = N;
S1.value = 0;
S2.value = 0;
S3.value = 1;

customer(){
    wait(S);
    进入;
    购物;
}

wait(S3){
    付钱;
    signal(S1);
    wait(S2);
    离开;
    signal(S);
}

casher(){
    wait(S1);
    收钱;
    signal(S3);
    signal(S2);
}

题目8：

有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现：

（1） 每次只允许一个人过桥；

（2） 当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。

（3） 当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。

代码如下：

semaphore wait, mutex1, mutex2;

mutex1.value = mutex2.value = 1; wait = 0;

int count1, count2;

count1 = count2 = 0;



begin_together

process P East(){

​	P(mutex1);

​	count1++;

​	if(count1 == 1)

​		P(wait);

​	V(mutex1);

​	pass the bridge;

​	P(mutex1);

​	count1--;

​	if(count1 == 0)

​		V(wait);

​	V(mutex1);

}

process P West(){

​	P(mutex2);

​	count2++;

​	if(count2 == 1)

​		P(wait);

​	V(mutex2);

​	pass the bridge;

​	P(mutex2);

​	count2--;

​	if(count2 == 0)

​		V(wait);

​	V(mutex2);

}

end_together