操作系统信号量PV操作题若干

（一） 图书馆有100个座位，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。要几个程序？有多少个进程？（答：一个程序；为每个读者设一个进程）

（1） 当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞） （2） 当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。 设信号量 S=200；MUTEX=1; P(S)

P(MUTEX) 登记

V(MUTEX) 阅读

P(MUTEX) 注销

V(MUTEX) V(S) (2)

设信号量 MUTEX=1; 整型变量 S=200; P(MUTEX) IF(S==0) { V(MUTEX) RETURN }

ELSE{

COUNT=COUNT-1; 登记

V(MUTEX) 阅读

P(MUTEX)

COUNT=COUNT+1; 注销

V(MUTEX) RETURN }

解（1 )

设信号量：S=100; MUTEX=1 P(S)

P(MUTEX) 登记

V(MUTEX) 阅读

P(MUTEX) 注销

V(MUTEX) V(S) 解(2)

设整型变量 COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX); IF (COUNT==0) { V(MUTEX); RETURN; }

COUNT=COUNT-1; 登记

V(MUTEX); 阅读

P(MUTEX);

COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN;

（二） 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。（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。 (1)

设信号量S=1 P(S) 过桥 V(S) (2)

设 信号量 S=1 EW=1;(东向西互斥计数量) WE=1;（西向东互斥计数量） 整型变量 CE =0;（东向西桥上人数） CW=0;（西向东桥上人数）

东向西： P(EW) IF(CE==0) { P(S) }

CE++; V(EW) 过桥 P(EW) CD--;

IF(CD==0){ V(S) }

V(EW)

（1）解

设信号量 MUTEX=1 P (MUTEX) 过桥

V (MUTEX) (2)解

设信号量： MUTEX=1 (东西方互斥) MD=1 (东向西使用计数变量互斥) MX=1 (西向东使用计数变量互斥)

设整型变量： CD=0 (东向西的已上桥人数) CX=0 (西向东的已上桥人数)

从东向西： P (MD) IF (CD=0)

{P (MUTEX) } CD=CD+1 V (MD) 过桥 P (MD) CD=CD-1 IF (CD=0)

{V (MUTEX) } V (MD)

从西向东： P (MX) IF (CX=0)

{P (MUTEX) } CX=CX+1 V (MX) 过桥 P (MX) CX=CX-1 IF (CX=0)

{V (MUTEX) } V (MX)

(3) 解：从东向西的，和（2）相同；从西向东的和（1）相同。

（三） 有一个俱乐部，有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，甲负责送烟，乙负责送火，无顾客请求时，服务员睡眠。顾客自己不能带烟和火，当顾客要抽烟时，可请求服务员送烟和火，烟和火还未送到时，顾客必须等待。

设置信号量 SY=0;SH=0;DY=0;DH=0;

甲服务员：A; 乙服务员：B； 顾客：S； A： P(DY) 送烟 V(SY) GOTO A B: P(DH) 送火 V(SH) GOTO B S: V(DY) V(DH) P(SY)

P(SH) 抽烟

设信号量：SY, SH,CY,CH:初值都为0

甲服务员 REPEAT P(SY) 送烟 V(CY)

UNTIL FALSE

乙服务员 REPEAT P(SH) 送火 V(CH)

UNTIL FALSE 顾客

V(SY) /*（请求送烟）*/

V(SH) /*（请求送火）*/ P(CY) /* (等烟) */ P(CH) /* (等火) */ 抽烟

（四）一家四人父、母、儿子、女儿围桌而坐；桌上有一个水果盘； （1） 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。

设置信号量 S=1; SB=0; SA=0;

F:父亲 M：母亲 S：儿子 D：女儿 F: P(S) 放香蕉 V(SB) GOTO F M: P(S) 放苹果 V(SA) GOTO M S: P(SB) 吃香蕉 V(S) GOTO S D: P(SA) 吃苹果 V(S) GOTO D

解 设信号量：SE=1 (空盘子)；SA＝0 （放了苹果的盘子）；SB=0 (放了香蕉的盘子) 父亲 REPEAT 剥香蕉 P(SE) 放香蕉 V(SB)

UNTIL FALSE 母亲 REPEAT 削苹果 P(SE) 放苹果 V(SA)

UNTIL FALSE 儿子 P(SA) 拿苹果 V(SE) 吃苹果 女儿 P(SB) 拿香蕉 V(SE) 吃香蕉

（2） 把（1）改为：儿子要吃苹果时，请母亲放苹果，女儿要吃香蕉时，请父亲放香蕉，（还是盘子为空时才可以放）。

设 信号量 S=1;SA=0;SB=0;CA=0;CB=0; F: P(SB) P(S) 放香蕉 V(CB) GOTO F M: P(SA) P(S) 放苹果

V(CA) GOTO M S: V(SA) P(CA) 吃苹果 V(S) D： V(SB) P(CB) 吃香蕉 V(S)

（2）解：再增加两个信号量：SF=0, SM=0 父亲 REPEAT P(SF) 剥香蕉 P(SE) 放香蕉 V(SB)

UNTIL FALSE 母亲 REPEAT P(SM)

削苹果 P(SE) 放苹果 V(SA)

UNTIL FALSE 儿子 V(SM) P(SA) 拿苹果 V(SE) 吃苹果 女儿 V(SF) P(SB) 拿香蕉 V(SE) 吃香蕉

（五）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（2003年系统设计员考试的题目）

S=N SY=0;GK=0 SY: P(SY) 收银 V(GK) V(S) GOTO SY GK: P(S) 买东西 V(SY)

解：设信号量：S=0，C=0 (顾客与收银员的同步信号量)，M=N

收银员 P(S) 收银 V(C) 顾客 P(M)

进入店内购物 V(S) P(C) V(M)

（六）有一个理发店，店内共有20个座位供顾客等待理发，（进入理发店的顾客，都在此座位上等待理发，正在理发的顾客不占用此座位），当20个座位坐满了，后到的顾客不等待，立即回家。当没有顾客时，理发师睡眠等待。

解：设信号量：S=0.C=0,MUTEX=1 设整型变量 SM=20

理发师 REPEAT

P(S) -------如无顾客，理发师等待 V(C) 叫一个顾客理发 理发

UNTIL FALSE

顾客

P(MUTEX) IF (SM=0)

{ V(MUTEX)――――满座，离开，回家 RETURN ELSE

SM=SM-1―――――空座位数减 1 V(MUTEX) }

V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他 P(C) ———————等理发师叫自己理发 P(MUTEX)

SM=SM+1―――――被叫到，释放一个空的座位 V(MUTEX) 接受理发

如果此题改为：满座时，顾客等待空座位：则 顾客进程的程序修改如下： 把SM设为信号量 SM=20 顾客

P(SM) ---------------------申请一个座位，无则等待

V(S)――――――――通知理发师，增加了一个顾客，如理发师在等待则唤醒他 P(C) ———————等理发师叫自己理发 V(SM) 接受理发

（七）一个盒子，内有黑白两种棋子（数量相等），甲每次从盒子中取出一颗黑子，乙每次从盒子中取出一颗白子，一人取了棋子后，必须等另一方取过棋子方可再取，（可假设甲先取）。

解： 设信号量：SJ=1,SY=0 甲

REPEAT P(SJ)

取一颗黑子 V(SY)

UNTIL 盒子中无黑子 乙

REPEAT P(SY)

取一颗白子 V(SJ)

UNTIL 盒子中无白子

（八）按要求完成下面的程序。设有三个进程，input进程、compute进程和output进程；

它们通过共享一个缓冲区buf的合作关系如下：

（1）input进程每次输入数据后，把数据送到buf,供compute进程计算和output进程打印； （2）comput进程每次从buf取出已输入的可计算的数据进行计算，并当output进程把输入数据打印完成后，把计算结果送入buf供output进程打印；

（3）output进程每次按顺序把buf中的输入数据和计算结果在打印机上输出。 解：

设信号量：sa=1,sb=sc=sd=0, 请把能正确实现这三个进程同步关系的P、V 操作的语句填入下面的程序。 procedure input begin local data repeat

get(data); /*输入数据到data*/ p(sa); buf=data; (1)

V ( sc ) v(sb); until false end;

procedure compute begin locol data repeat (2)

P ( sb ) data=buf;

计算data并把结果保存在data; (3)

P ( sd ) buf=data; v(sc); until false end;

procedure output begin local data repeat P(sc)

打印 buf; (4)

V ( sd ) p(sc)

打印 buf;

v(sa); until false end;

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