（一）进程同步（一）进程同步进程同步进程同步 1进程 P1 和进程 P2 并发执行时满足一定的时序关系，P1 的代码段 S1 执行完后，才能执行 P2 的代码段 S2.为描述这种同步关系，：试设计相应的信号量，：给出信号量的初始值，：给出进程 P1 和 P2 的结构解答解答: 信号量变量申明为Typedef struct int value; /信号量中的值，表示资源的数量struct PCB *L; /等待该信号量的队列semaphore;设信号量 semaphore synch;初始值为：synch.value=0进程 P1 和 P2 的结构为P1: P2: S1 wait(synch);signal(synch); S2 进程同步进程同步 2问题描述：(理发店问题)一个理发店有一间配有 n 个椅子的等待室和一个有理发椅的理发室。如果没有顾客，理发师就睡觉；如果顾客来了二所有的椅子都有人，顾客就离去；如果理发师在忙而有空的椅子，顾客就会坐在其中一个椅子；如果理发师在睡觉，顾客会摇醒他。给出同步关系设计描述同步关系的信号量；给出满足同步关系的进程结构(请完成满足同步关系的进程结构)。解答：顾客 customer 应满足的同步关系为：a:顾客来时要等空的椅子，否则不进理发室b:座椅上的顾客要等理发椅空才有可能与别的顾客竞争理发椅，如果顾客坐上理发椅，就要腾空其座椅给新来顾客，同时叫理发师给其理发。c：一旦顾客理发完，就要让别的等待顾客有机会理发。理发师应满足的同步关系为： 一旦顾客唤醒，就给顾客理发，之后进入睡觉。信号量定义如下：Typedef struct int value; /信号量中的值，表示资源的数量struct PCB *L; /等待该信号量的队列semaphore;互斥信号量定义如下：Typedef struct bool flag;struct PCB *L;binary_semaphore;理发店问题的解决需要信号量和互斥信号量为：semaphore chair; binary_semaphore barber_chair, hair_cut;它们的初始值为：chair.value=n; barber_chair.flag=1; hair_cut.flag=0;顾客和理发师进程分别为：customer barber wait(chair); do waiting in the chair； wait(hair_cut);wait(barber_chair); cutting hair； signal(hair_cut); signal(barber_chair); sitting in barber chair for haircut; while(1)signal(chair); 进程同步进程同步 2设公共汽车上，司机和售票员的活动分别为：司机的活动为启动车辆，正常行车，到站停车；售票员的活动为关车门，售票，开车门。给出在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，司机和售票员的活动的同步关系。用信号量和 wait, signal 操作实现他们间的协调操作。解答：解答：根据一般的常识，有售票员应满足的同步关系为：当司机停车后，才将车门打开让顾客上下车。司机的同步关系为：当售票员关门后，才能开车.设互斥信号量 binary_semaphore bus_closed,bus_stopped; 初始值为 bus_closed.flag=0; bus_stopped.flag=0; /表达初始情况第一次用到信号量时情形为车门没有关，车是开着的 进程为:driver busserver do do wait(bus_closed); closing the door;bus starting up； signal(bus_closed);bus is driving； ticket selling;bus is parking； wait(bus_stopped);signal(bus_stopped); opening the door;while(1) getting onoff the bus; while(1)进程同步进程同步 3：某高校计算机系开设网络课并安排上机实习，假设机房共有 2m 台机器，有 2n 名学生选该课，规定：(1) 每两个学生组成一组，各占一台机器，协同完成上机实习；(2) 只有凑够两个学生，并且此时机房有空闲机器，门卫才允许该组学生进入机房；(3) 上机实习由一名教师检查，检查完毕，一组学生才可以离开机房。试用信号量机制（P/V 操作）实现它们的同步关系。解解 (1)确定并发和顺序操作在这个问题中，学生(student)、检查教师(teacher)和门卫(gategard)是并行操作的，因此, 有多个学生(student)进程、一个检查教师(teacher)进程和一个门卫(gategard)进程。 (2)确定互斥和同步的规则gateguard：只有凑够两个学生，并且此时机房有空闲机器时，门卫才分配计算机给学生，允许该组学生进入机房；student：只有门卫分配完计算机后，学生才能进入机房上机操作。只有老师检查完毕才能离开。Teacher：只有老师检查完学生的实习，才准许学生离开。(3)每个进程的操作流程设立有学生到达标志，通知 gateguard 进程；学生是否可进入？上机实习；设立实习完成标志，通知教师；教师是否可检查，等待教师检查完毕；学生释放一台计算机资源；repeat是否有学生实习完成？是否有学生实习完成？（是否有一组学生实习完成）检查学生实习结果；检查完成，允许学生 1 离开；检查完成，允许学生 2 离开；until falserepeat等待学生 1 到达;等待学生 2 到达;是否有可用的计算机 1;是否有可用的计算机 2;分配计算机；设置学生 1 可进入标志;设置学生 2 可进入标志;until false(4)确定信号量的个数和含义student：是否有学生;computer：是否有可用的计算机；enter：学生是否可以进入机房；finish：是否有学生完成实习；test： 老师是否检查完一组学生。(5)确定信号量的初值在初始状态，各信号量的初值如下：student=0 学生没有到达;compute=2m 有 2m 个可用的计算机；enter=0 不允许学生进入机房，因为需要得到门卫允许；finish=0 没有学生实习完成；test=0 老师没有检查学生。(6)确定 P、V 操作的位置设立有学生到达标志，通知 gateguard 进程 =V(student)学生是否可进入？= P(enter)上机实习；设立实习完成标志，通知教师 = V(finish)教师是否可检查，等待教师检查完毕 = P(test(i) 学生释放一台计算机资源 = V(computer)repeat是否有学生实习完成？=P(student)是否有学生实习完成？=P(student)（是否有一组学生实习完成）检查学生实习结果；检查完成，允许学生 1 离开 = V(test(i)检查完成，允许学生 2 离开 = V(test(i)until falserepeat等待学生 1 到达 =P(student)等待学生 2 到达 =P(student)是否有可用的计算机 1 = P(computer)是否有可用的计算机 2 = P(computer)分配计算机；设置学生 1 可进入标志 = V(enter)设置学生 2 可进入标志 = V(enter)until false(7)P、V 操作实现 程序如下：student:=0;computer:=2m;enter:=0;finish:=0;test(i):=0;parbeginStudent i: BeginV(student); /*表示有学生到达，通知 gateguard 进程 */P(enter); /*学生是否可进入*/上机实习；V(finish); /*实习结束，通知教师,有需要检查的学生*/P(test(i); /*等待教师检查完毕*/V(computer); /*释放计算机资源End;.Teacher:BeginrepeatP(finish); /*是否有需要检查的学生，等待实习完成*/P(finish); /*是否有需要检查的学生，等待实习完成*/选出可检查的第 i 组学生；检查第 i 组学生实习结果；V(test(i); /*检查完成*/V(test(i); /*检查完成*/until false End;Gategard:Beginrepeat.P(student); /*等待学生到达*/P(student); /*等待另一学生到达*/P(computer); /*是否有可用的计算机*/P(computer); /*是否有可用的计算机*/分配计算机；V(enter); /*设置学生 1 可进入标志*/V(enter); /*设置学生 2 可进入标志*/untile false End;Parend;在 student 进程中，如果在一个学生到达后，立即向 gateguard 进程发信号，在 gateguard 进程为其分配计算机后，该学生才被允许进入机房，因此避免了让该学生争夺计算机的使用