操作系統(tǒng) 作業(yè)答案

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1、第九題 設(shè)有兩個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程A、B和一個(gè)銷售者進(jìn)程C，他們共享一個(gè)無(wú)限大的倉(cāng)庫(kù)，生產(chǎn)者每次循環(huán)生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品，然后入庫(kù)供銷售；銷售者每次循環(huán)從倉(cāng)庫(kù)中取出一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行銷售。如果不允許同時(shí)入庫(kù)，也不允許邊入庫(kù)邊出庫(kù)；而且要求生產(chǎn)和消費(fèi)A產(chǎn)品和B產(chǎn)品的件數(shù)都滿足以下關(guān)系：-n≤A的件數(shù)－B的件數(shù)≤m，其中n、m是正整數(shù)。 分析：生產(chǎn)者A、B和消費(fèi)者之間不能同時(shí)將產(chǎn)品入庫(kù)和出庫(kù)，故倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)臨界資源。 生產(chǎn)的A、B產(chǎn)品必須滿足：-n≤A的件數(shù)－B的件數(shù)≤m，如練習(xí)5中，同樣的方法管理，分別使用了信號(hào)量SAB和SBA； 倉(cāng)庫(kù)的管理只要求出入庫(kù)互斥，由于倉(cāng)庫(kù)無(wú)限大入庫(kù)只需操作互斥就可以完成，出庫(kù)要

2、考慮有無(wú)產(chǎn)品，SA對(duì)應(yīng)于倉(cāng)庫(kù)中的A產(chǎn)品量，SB對(duì)應(yīng)于倉(cāng)庫(kù)中的B產(chǎn)品量； 銷售要滿足：-n≤A的件數(shù)－B的件數(shù)≤m，用difference表示A的件數(shù)－B的件數(shù)，即difference= A的件數(shù)－B的件數(shù);difference==-n的時(shí)候，不能取產(chǎn)品B，只能取A；difference==m的時(shí)候，不能取產(chǎn)品A，只能取B；-n

3、BA表示當(dāng)前允許B生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量，其初值為n；另外，還需設(shè)置一個(gè)整數(shù)difference表示所銷售的A、B產(chǎn)品數(shù)量之差，而為了同步生產(chǎn)者和銷售者并使銷售的A、B產(chǎn)品的件數(shù)-n≤A的件數(shù)－B的件數(shù)≤m，還需要設(shè)置三個(gè)資源信號(hào)量，其中S對(duì)應(yīng)于倉(cāng)庫(kù)中的總的產(chǎn)品量，SA對(duì)應(yīng)于倉(cāng)庫(kù)中的A產(chǎn)品量，SB對(duì)應(yīng)于倉(cāng)庫(kù)中的B產(chǎn)品量，它們的初值都為0. Semaphore SAB=m,SBA=n,S=0,SA=0,SB=0,mutex=1; process A( ) { while(1) {//生產(chǎn)產(chǎn)品，-n≤A的件數(shù)－B的件數(shù)≤m，方法同第4題 wait(SAB); Produce a produ

4、ct A; signal(SBA); //入庫(kù)操作，滿足出入庫(kù)操作互斥即可 wait(mutex); add the product A to the storehouse; signal(mutex); signal(SA); //入庫(kù)產(chǎn)品A一件，所以給SA增值 signal((S); //入庫(kù)產(chǎn)品一件，所以給S增值，S是倉(cāng)庫(kù)中全部產(chǎn)品的數(shù)量 } } process B( ) { while(1) {//生產(chǎn)產(chǎn)品，-n≤A的件數(shù)－B的件數(shù)≤m，方法同第4題 wait(SBA); Produce a product B; signal(SAB);

5、 //入庫(kù)操作，滿足出入庫(kù)操作互斥即可 wait(mutex); add the product A to the storehouse; signal(mutex); signal(SB); //入庫(kù)產(chǎn)品A一件，所以給SA增值 signal((S); //入庫(kù)產(chǎn)品一件，所以給S增值，S是倉(cāng)庫(kù)中全部產(chǎn)品的數(shù)量 } } process C( ) { while(1) { wait(S); //首先檢查有無(wú)產(chǎn)品，無(wú)產(chǎn)品阻塞，有產(chǎn)品，下面操作將會(huì)取走一件產(chǎn)品，所以S減1 if(difference<=-n) {wait(SA); // diffe

6、rence<=-n時(shí)只能取A產(chǎn)品一件，無(wú)A產(chǎn)品則需阻塞 //出庫(kù)操作，滿足出入庫(kù)操作互斥 wait(mutex); take a product A from storehouse; signal(mutex); difference++; //取A產(chǎn)品一件，difference++ } else if(difference>=m) { wait(SB); // difference>=m時(shí)只能取B產(chǎn)品一件，無(wú)B產(chǎn)品則需阻塞 //出庫(kù)操作，滿足出入庫(kù)操作互斥 wait(mutex); take a product B

7、 from storehouse; signal(mutex); difference--; //取B產(chǎn)品一件，difference-- } else { //-n

8、SA減1，這里不可能發(fā)生沒有A產(chǎn)品，進(jìn)程C需要阻塞的情況 wait(SA); difference++;//取A產(chǎn)品一件，difference++ } else {//取的是產(chǎn)品B，則信號(hào)量SB減1，這里不可能發(fā)生沒有B產(chǎn)品，進(jìn)程C需要阻塞的情況 wait(SB); difference--;//取B產(chǎn)品一件，difference-- } } Sell the product; } } main() { cobegin{ A(); B(); C(); } }

9、 例題20解答 　　本題是一個(gè)有限緩沖區(qū)的生產(chǎn)者消費(fèi)者問題，關(guān)鍵是找到緩沖區(qū)資源，以及誰(shuí)是生產(chǎn)者、誰(shuí)是消費(fèi)者。 　　本題中煙草、紙和火柴應(yīng)該看作是產(chǎn)品，桌子是緩沖區(qū)。問題是有幾種產(chǎn)品。煙草、紙和火柴三種原料又不能簡(jiǎn)單地看成是三種產(chǎn)品，因?yàn)樗鼈儾⒉皇且詥为?dú)的形式被三個(gè)吸煙者進(jìn)程所競(jìng)爭(zhēng)的，而是以固定的組合被三個(gè)進(jìn)程所申請(qǐng)的。因此可以考慮：設(shè)置三個(gè)信號(hào)量r、s和t，分別代表三種原料組合，即r表示煙草和紙，s表示紙和火柴，t表示煙草和火柴，初值均為0；桌面上一次只能放一種組合，可以看作是放一個(gè)產(chǎn)品的緩沖區(qū)，設(shè)置信號(hào)量empty初值為1，控制經(jīng)銷商往桌子上放原料；對(duì)于三個(gè)吸煙者的申請(qǐng)動(dòng)作也要加以

10、判斷，用三個(gè)變量smoker1、smoker2、smoker3，初值為false，當(dāng)為true時(shí)，表示申請(qǐng)資源，得到資源后置為false。四個(gè)進(jìn)程循環(huán)往復(fù)，并發(fā)執(zhí)行。 　　 　　經(jīng)銷商進(jìn)程： 　　 　　吸煙者1進(jìn)程：? 　　 　　吸煙者2進(jìn)程：? 　　 　　吸煙者3進(jìn)程： 　　 第一題44. a、b兩點(diǎn)之間是一段東西向的單行車道，現(xiàn)要設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)管理系統(tǒng)，管理規(guī)則如下：當(dāng)a、b之間有車輛在行駛時(shí)同方向的車可以同時(shí)駛?cè)隺b段，但另一方向的車必須在ab段外等待；當(dāng)ab之間無(wú)車輛在行駛時(shí)，到達(dá)a點(diǎn)(或b點(diǎn))的車輛可以進(jìn)入ab段，但不能從a點(diǎn)和b點(diǎn)同時(shí)駛?cè)耄划?dāng)某方向在ab段駛出

11、了ab段且暫無(wú)車輛進(jìn)入ab段時(shí)，應(yīng)讓另一方向等待的車輛進(jìn)入ab段行駛。 現(xiàn)定義兩個(gè)計(jì)數(shù)器CountE和CountW分別記錄東行和西行車輛進(jìn)程數(shù)。用PV操作進(jìn)行管理時(shí)的三個(gè)信號(hào)量為S、SE、SW，程序結(jié)構(gòu)如下： begin S, SE, SW: semaphore; CountE, CountW: Integer; CountE := ____(1)_0___; CountW := ____(2)_0___; S := ____(3)_1___; SE := ____(4)_1___; SW := ____(5)1____; cobegin P

12、rocess EASTi (i=1, 2, 3, …) begin ____(6)_P（SE）___; if CountE = 0 then____(7)P（S）____; CountE := CountE+1; ____(8)_V（SE）___; pass(ab); ____(9)_P（SE）___; CountE := CountE-1; if CountE = 0 then ____(10)_V（S）___; ____(11)_V（SE）___; end; Process WEST

13、j(j=1, 2, 3, …) Begin ____(12)_P（SW）___; if CountW = 0 then ____(13)_P（S）___; CountW := CountW+1; ____(14)_V（SW）___; pass(ba); ____(15)_P(SW)___; CountW := CountW-1; if CountW = 0 then ____(16)_V(S)___; ____(17)_V(SW)___; end; coend; end; 44.

14、 (1) 0 (2) 0 (3) 1 (4) 1 (5) 1 (6) P(SE) (7) P(S) (8) V(SE) (9) P(SE) (10) V(S) (11) V(SE) (12) P(SW) (13) P(S) (14) V(SW) (15) P(SW) (16) V(S) (17) V(SW) 3、如果有三個(gè)進(jìn)程R、W1、W2共享一個(gè)緩沖器B，而B中每次只能存放一個(gè)數(shù)。當(dāng)緩沖器中無(wú)數(shù)時(shí)，進(jìn)程R可以將從輸入設(shè)備上讀入的數(shù)存放到緩沖器中。若存放到緩沖器中的是奇數(shù)，則允許進(jìn)程W1將其取出打印；若存放到緩沖器中的是偶數(shù)，則允許進(jìn)程W2將其取出

15、打印。同時(shí)規(guī)定：進(jìn)程R必須等緩沖區(qū)中的數(shù)被取出打印后才能再存放一個(gè)數(shù)；進(jìn)程W1或W2對(duì)每次存入緩沖器的數(shù)只能打印一次；W1和W2都不能從空緩沖中取數(shù)。寫出這三個(gè)并發(fā)進(jìn)程能正確工作的程序。 答：S為互斥信號(hào)量，用來對(duì)緩沖器的互斥使用； SO和SE為資源信號(hào)量，SO表示是否允許進(jìn)程W1打??；SE表示是否允許進(jìn)程W2打印。 semaphore S=1,SO=SE=0; buffer B; process R（） { int x; while(1) {從輸入設(shè)備上讀一個(gè)數(shù); x=接收的數(shù); wait(S); B=x; if B=奇數(shù) then signal(SO); else signal(SE); } } process W1() { int y; while(1) { wait(SO); y=B; signal(S); 打印y中數(shù);} } process W2() { int z; while(1) { wait(SE); z=B; signal(S); 打印z中數(shù) ;} } main() {cobegin { R(); W1(); W2();} }