操作系统复习笔记(二)

1.问答题:有一个文件F,有A,B两组进程共享这个文件，同组的进程可以同时读文件F,但当有A组(或B组)的进程在读文件F时就不允许B组(或A组）的进程读,

解:定义两个计数器C1,C2,分别记录A组和B组中读文件的进程数,三个信号量S1,S2,SAB,其中S1用于通知A组进程已经有B组进程在读文件F了,S2用于通知B进程已经有A进程在读文件F了,SAB用于实现对共享变量C1和C2以及临界区的互斥访问.

begin
var S1,S2,SAB:semaphore = 1,1,1;
C1,C2:integer = 0,0;

process A-i(i=1,2 begin
repeat
P(SAB);
C1 = C1+1;
if(C1=1) then P(S2);
V(SAB);
读文件F;
P(SAB)
C1 = C1-1;
if(C1==0)V(S2)
V(SAB)
until false
end

process B-i(i=1,2 begin
repeat
P(SAB);
C2 = C2+1;
if(C2=1) then P(S1);
V(SAB);
读文件F;
P(SAB)
C2 = C2-1;
if(C2==0)V(S1)
V(SAB)
until false
end
end

2,应用题:get进程读数据到buffer1里，然后进程copy从buffer1里的数据复制到buffer2里，再由put进程取出buffer2里的数据去进行打印.

分析:这是两个阶段的生产-消费问题.第一阶段的生产者和消费者是get和copy,第二阶段的生产者和消费者是copy和put.为简单计,假设buffer1,buffer2 都是单缓冲区,因此只要设4个信号量empty1,full1,empty2,full2,就可以了.

begin
buffer:integer
empty1,empty2,full1,full2,:semaphore=1,1,0,0;
cobegin

process Get
begin
repeat
读数据
p(empty1);
把数据放到buffer1里
v(full1);
until false
end

process Copy
begin
repeat
p(full1)
从buffer1里读出数据
v(empty1);
p(empty2)
把数据放到buffer2里
v(full2)
until false
end

process Put
begin
repeat
p(empty2)
从buffer2里读出数据
v(full2);
打印数据
until false
end
coend
end

3.输入进程输入数据到缓冲区buffer1中，计算进程从buffer1中读出数据进行计算,并把结果送入buffer2,然后打印进程从buffer2中读出结果进行打印.假设缓冲区大小分别为n1和n2.

begin
buffer:integer
empty1,empty2,full1,full2,mutex1,mutex2:semaphore=n1,n2,0,0,1,1;
cobegin

process Input
begin
repeat
输入数据
p(empty1);
p(mutex1);
把数据放到buffer1里
v(mutex1);
v(full1);
until false
end

process Compute
begin
repeat
p(full1)
p(mutex1);
从buffer1里读出数据
v(mutex1);
v(empty1);

p(empty2)
p(mutex2);
把数据放到buffer2里
v(mutex2);
v(full2);
until false
end

process Print
begin
repeat
p(empty2)
p(mutex2);
从buffer2里读出数据
v(full2);
v(full2);
打印数据
until false
end
coend
end

4.过桥问题.
(1)桥每次只能有一辆车通过,
(2)不允许两车交会,但允许同方向的多辆车依次通过

解:(1)

begin
mutex:semaphore=1;
cobegin
process Scar//南边来的车
begin
come;
p(mutex);
过桥;
v(mutex);
go;
end

process Ncar//北边来的车
begin
come;
p(mutex);
过桥;
v(mutex);
go;
end
coend
end

(2)
begi
var Smutex=1,Nmutex=1,mutex=1:semaphore;
SCarCount=0,NCarCount=0:integer;
cobegin
process Scari(i=1,2 begin
p(Smutex);
if(SCarCount=0) then p(mutex);
SCarCount = SCarCount +1;
v(Smutex);
过桥；
p(Smutex);
SCarCount = SCarCount -1;
if(SCarCount=0) then v(mutex);
v(Smutex);
end

process Ncarj(j=1,2 begin
p(Nmutex);
if(NCarCount=0) then p(mutex);
NCarCount = NCarCount +1;
v(Nmutex);
过桥；
p(Nmutex);
NCarCount = NCarCount -1;
if(NCarCount=0) then v(mutex);
v(Nmutex);
end
coend
end

5.在管道通信机制中，用信号量描述读进程和写进程访问管道文件的过程，假设管道文件大小为10KB.
分析:在UNIX系统中，利用一个打开的共享文件来连接两个相互通信的进程，这个共享文件叫管道．作为管道输入的发送进程，以字符流的形式将信息送入管道，而作为管道输出的接收进程，从管道中获取信息．管道通信机制要提供三方面的协调能力：(1)互斥．当一个进程对管道进行读／写操作时，另一个进程必须等待．(2) 同步．当写进程把数据写入管道后便去睡眠等待，直到输出进程取走数据后唤醒它．若一次写入的数据超过缓冲区剩余空间的大小，当缓冲区满时，写进程必须阻塞，并唤醒读进程。(3)对方是否存在．只有确定对方存在时，才能够进行通信．
本题只需要考虑互斥，同步问题。由于只有一对进程访问管道，因此不需要设置互斥信号量，只要设置两个同步信号量empty,full．分别表示管道可写和可读．

begin
pipe:array[0 ts=10,length,in=0,out=0:integer;
empty,full:semaphore=1,0;
cobegin
process PipeWriter
begin
repeat
产生数据；
p(empty);
length = data length;
while(length>0 and ts>0)
begin
pipe[in] = data of 1KB;
in = (in+1) mod n;
ts = ts-1;
length = length - 1;
end
v(full);
end
process Consumer
begin
repeat;
p(full);
从缓冲区取出一件物品;
out = (out+1) mod n;
ts = ts +1;
v(empty);
end
coend
end