信号量机制-课堂练习

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1、用wait,signal操作解决进程的同步和互斥问题，绝大部分题目可以按以下步骤解决：⑴根据题目要求将每个进程的执行过程一步一步描述出来；⑵分析每个进程每一步的执行条件，将条件一一记录；⑶比较各个条件，将同一条件归为一个，若条件可以归结为一种资源，设置一个信号量表示；注意：这里是做题，不是实现系统，所以若某个条件题目中没有加以说明或限制，则删除；⑷设置信号量初值：若信号量是代表某种资源，则为系统初始时的可使用的资源数或可使用资源的进程数，若为互斥则为“1”；⑸重新分析每个进程的每个步骤：若该步骤有执行条件涉及信号量A，则在该步骤语句前加入wait(A)；

2、若该步骤有执行后某个信号量B会增值，则在该步骤语句后加入signal(B)；注意：若某个步骤前同时有几个wait操作，则一般同步信号量在前，互斥信号量在后；⑹题目已经做完，最后检查各个进程是否能按题目要求并发执行，若可以，停止；若不可以，检查上述过程，查找错误。例1有一个生产者和一个消费者共享容量为n的缓冲器(n均大于1)，生产者把生产的物品存入缓冲器，而消费者从缓冲器中取出物品去消费。要求用wait,signal操作对生产者和消费者进行正确管理。第一步根据题目要求将每个进程的执行过程一步一步描述出来：生产者进程L1:生产一件产品；产品放入缓冲；goto

3、L1；消费者进程L2:从缓冲中区走产品；消费一件产品；gotoL2；第二步分析每个进程每一步的执行条件，将条件一一记录：生产者进程：生产一件产品的条件是有生产产品的原料，在题目中不曾提及，所以该条件不考虑，认为这一步骤没有限制条件；产品放入缓冲条件是要有产品、缓冲，由于前一步骤已经生产出产品，所以这一步骤执行是肯定有产品，这一步骤的限制条件是有缓冲；消费者进程：从缓冲中取走产品条件是缓冲中有产品和，这一步骤的限制条件是缓冲中的产品；消费产品的条件是应该是已获得产品，由于前一步骤已经获得产品，所以这一步骤执行是肯定有产品的，所以这一步骤没有限制条件；第三步

4、比较各个条件，将同一条件归为一个，设置一个信号量表示；根据第二步分析，本题中有四个限制条件：一个是缓冲，定义信号量empty；一个是产品，定义信号量full；15第四步设置信号量初值：empty，full是资源数量，系统初始状态应该是缓冲均空，无产品，所以empty=n，full=0。第五步重新分析每个进程的每个步骤，加入wait,signal操作：生产者进程：生产一件产品，无限制条件，且对上述四个信号量无影响；产品放入缓冲条件是缓冲，所以这条语句前加上wait(empty)，这条语句执行完后，应该缓冲中产品会增加一个，所以这条语句后应加入signal(

5、full)；消费者进程：从缓冲中取走产品条件是缓冲中有产品和无消费者从缓冲中取产品，所以这条语句前加上wait(full))，这条语句执行完后，缓冲会增加一个，所以这条语句后应加入signal(S1)；消费产品无限制条件，且对上述四个信号量无影响。这样生产者和消费者进程的过程修改为：生产者进程L1:生产一件产品；wait(empty);产品放入缓冲；signal(full);gotoL1；消费者进程L2:wait(full);从缓冲中区走产品；signal(empty);消费一件产品；gotoL2；用一个数组B描述缓冲，k指示放产品的位置，t指示取产品的

6、位置，则完整的生产者消费者算法描述如下：semaphoreempty=n,full=0;itembuffer[n];intin=out=0;voidproducer(){while(1){…produceaniteminnextp;...wait(empty);buffer[in]=nextp;in=(in+1)modn;signal(full);}}15voidconsumer(){while(1){...wait(full);nextc=buffer[out];out=(out+1)modn;signal(empty);...consumetheit

7、eminnextc;…}}main(){cobegin{producer();consumer();}}第六步检查：其中wait(S1)和signal(S1)之间的程序段是各生产者的相关临界区，保证了生产者放产品的互斥；wait(S2)和signal(S2)之间的程序段是各消费者的相关临界区，保证了消费者的互斥；wait(empty)保证了有缓冲才可放产品，无缓冲时生产者等待；wait(full)保证了缓冲中有产品才可取产品，无产品时消费者等待；signal(empty)让消费者通知系统释放一个缓冲，有生产者等待缓冲时可将其唤醒；signal(full)

8、让通知生产者系统增加了一个产品，有消费者等待产品时可将其唤醒。符合题目要求，题目