操作系统复习笔记（三）

6.假设缓冲区buf1和缓冲区buf2无限大，进程p1向buf1写数据，进程p2向buf2写数据，要求buf1数据个数和buf2数据个数的差保持在(m,n)之间(m<n,m,n都是正数).

分析：题中没有给出两个进程执行顺序之间的制约关系，只给出了一个数量上的制约关系，即m<=|buf1数据个数－buf2数据个数|<=n．不需要考虑缓冲区的大小，只需要考虑两个进程的同步和互斥．p2向buf2写数据比p1向buf1写数据的次数最少不超过m次，最多不能超过n次，反之也成立．所以是一个生产者和消费者问题。
将等式展开得：(1)m<=(buf1数据个数－buf2数据个数)<=n; (2)m<=(buf2数据个数－buf1数据个数)<=n;由于m,n都是正数，等式只有一个成立，不妨设(1)成立．在进程p1和p2都没有运行时，两个缓冲区数据个数之差为0,因此，p1必须先运行，向buf1至少写m+1个数据后再唤醒p2运行．信号量s1表示p1一次写入的最大量,初值为n，s2表示p2一次写入的最大量,初值为-m.

 
 begin 
                  var mutex1=1,mutex2=1,s1=n,s2=-m:semaphore;
                    cobegin
                        process p1
                            begin
                               repeat
        get data;
                                p(s1);
        p(mutex1);
                      写数据到buf1;
        v(mutex1);
        v(s2);
                            end
                        process p2
                            begin
                  repeat;
           get data;
                                p(s2);
                               p(mutex2);
                      写数据到buf2;
        v(mutex2);
        v(s1);
                           end
               coend
    end

注：p1和p2每次执行时需要进行一些额外的操作．对于p2来说，它首先必须在自己的缓冲区buf2中写入至少m个数据，此后p1和p2的同步可简单通过两个信号量来控制．题目的一个变形是要求：-m<=(buf2数据个数－buf1数据个数)<=n;那么信号量的初值就变成m和n,若只有p1向buf1放入数据而p2不放入数据到buf2中，则p1最多可放m次．因此，设置信号量s1,初值为m,此外，每当p2放入一个数据到buf2中时，则使信号量s1增１，即p1增加一次放入数据到buf1的机会．反之，若只有p2向buf2放入数据而p1不放入数据到buf1中，则p2最多可放次．因此，设置信号量s2,初值为n,此外，每当p1放入一个数据到buf1中时，则使信号量s2增１，即p2增加一次放入数据到buf1的机会．

 begin 
                  var mutex1=1,mutex2=1,s1=m,s2=n:semaphore;
                    cobegin
                        process p1
                            begin
                               repeat
        get data;
                                p(s1);
        p(mutex1);
                      写数据到buf1;
        v(mutex1);
        v(s2);//p1每放入一个数据到buf1同时使s2增加１
                            end
                        process p2
                            begin
                  repeat;
           get data;
                                p(s2);
                               p(mutex2);
                      写数据到buf2;
        v(mutex2);
        v(s1);//p2每放入一个数据到buf2同时使s1增加１
                           end
               coend
    end

7,两人公用一个账号，每次限存或取10元；

 begin 
                  var mutex=1:semaphore;
    amount =0:integer;
                    cobegin
                        process save
        m1: integer;
                            begin
                               repeat
        p(mutex);
                     m1= amount ;
        m1 = m1 +10;
        amout = m1;
        v(mutex);
                            end
                        process take
        m2: integer;
                            begin
                  repeat;
           
                           p(mutex);
                        m2= amount ;
        m2 = m2 -10;
        amout = m2;
        v(mutex);
                           end
               coend
    end

8,有个盘子，可以容纳两个水果，每次只能放入或取出一个水果，爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，两个儿子专等吃橘子，两个女儿专等吃苹果．

分析：盘子是临界资源，而爸爸和妈妈可以同时向其中放水果，因此要设置一个互斥信号量mutex．盘子最多容纳两个水果，因此，要对放入盘子的水果进行计数，就是要设置一个信号量empty,初值为2.由于盘子可以放两个水果，即当盘子里有一个水果时，存在即可以放也可以取的情况，因此，除了对放水果进行互斥外，对取水果也要互斥．此外，爸爸和女儿，妈妈和儿子之间存在同步关系，要设置信号量apple和orange实现同步，初值都是0.

 begin 
                  var mutex=1,empty =2,apple = 0,orange = 0:semaphore;
                    cobegin
                        process father
                            begin
                               repeat
        p(empty );
                         p(mutex);
        放入苹果；
        v(mutex);
        v(apple);
                            end
                     process mother
                            begin
                               repeat
        p(empty );
                         p(mutex);
        放入橘子；
        v(mutex);
        v(orange);
                            end
        process son-i(i=1,2)
                            begin
                               repeat
        p(orange);
                         p(mutex);
        取橘子；
        v(mutex);
        v(empty);
                            end
    process daughter-i(i=1,2)
                            begin
                               repeat
        p(apple);
                         p(mutex);
        取苹果；
        v(mutex);
        v(empty);
                            end
               coend
    end

注：要注意盘子的容量，当盘子的容量大于１时，不仅要考虑同步，还要考虑互斥．变形后：一个盘子，可以放一个水果，爸爸放苹果，妈妈放香蕉，一个儿子专等吃香蕉，一个女儿专等吃苹果．

begin 
                  var mutex=1,apple = 0,banana= 0:semaphore;
                    cobegin
                        process father
                            begin
                               repeat
                         p(mutex);
        放入苹果；
        v(apple);
                            end
                     process mother
                            begin
                               repeat
                         p(mutex);
        放入香蕉；
        v(banana);
                            end
        process son
                            begin
                               repeat
        p(banana);
        取香蕉；
        v(mutex);
                            end
    process daughter
   begin
                               repeat
        p(apple);
        取苹果；
        v(mutex);
                            end
               coend
    end

9.银行有n个柜员,每个顾客进入银行后先取一个号,并且等着叫号,当一个柜员空闲后，就叫下一个号.
分析:将顾客号码排成一个队列,顾客进入银行领取号码后,将号码由队尾插入;柜员空闲时,从队首取得顾客号码,并且为这个顾客服务,由于队列为若干进程共享,所以需要互斥.柜员空闲时,若有顾客,就叫下一个顾客为之服务.因此,需要设置一个信号量来记录等待服务的顾客数.

begin 
                  var mutex=1,customer_count=0:semaphore;
                    cobegin
                        process customer
                            begin
                               repeat
        取号码；
                         p(mutex);
               进入队列；
        v(mutex);
                v(customer_count);
                            end

                     process serversi(i=1n)
                            begin
                               repeat
         p(customer_count);
                         p(mutex);
                从队列中取下一个号码；
        v(mutex);
        为该号码持有者服务；
                            end
               coend
    end