【考研】操作系统：2009年真题45（同步互斥问题）_综合

前言

解决同步互斥问题的思路，源于对王道讲解的总结笔记。

一、思路

解决同步互斥问题，思路步骤：

1. 分析各进程之间的同步互斥关系；

2. 设置互斥信号量 mutex = 1、同步信号量（一般设可使用的资源数为empty = N）。

3. 最好画出同步互斥关系图，并判断属于哪一种类型，如生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题、吸烟者问题。

针对生产者-消费者问题、读者-写者问题、哲学家进餐问题、吸烟者问题，这些经典同步问题可以参考：

计算机操作系统——经典同步问题_御承扬的博客-CSDN博客

二、题目

45. （7分）三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N（N > 0）个单元的缓冲区。
P1 每次用 produce（）生成一个正整数并用 put（）送入缓冲区某一空单元中；
P2 每次用 getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用 countodd（）统计奇数个数；
P3 每次用 geteven（）从该缓冲区中取出一个偶数并用 counteven（）统计偶数个数。
请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。要求用伪代码描述。

解：

（1）互斥资源：

P1、P2与P3互斥使用缓冲区，所以设置互斥信号量 mutex

（2）同步问题：

P1、P2 因为奇数的放置与取用而同步，设同步信号量 odd；

P1、P3 因为偶数的放置与取用而同步，设同步信号量 even；

P1、P2、P3 因为共享缓冲区，设同步信号量 empty，初值为 N。

（3）三个进程P1、P2、P3同步互斥关系图如下：

（属于吸烟者问题：一个生产者生产多种商品，多个消费者取走各自产品。即 P1 生产奇数和偶数，P2 和 P3 取走各自需要的数）

【考研】操作系统：2009年真题45（同步互斥问题）

（4）伪代码如下：

semaphore mutex = 1；  // 设置互斥信号量，互斥访问缓冲区
semaphore odd = 0;    // 有几个奇数
semaphore even = 0；    // 有几个偶数
semaphore empty = N；    // 空缓冲区的数量

P1(){  // 生产者while(1){x = produce();  // 生成一个数P(empty);  //消耗空缓冲区的数量P(mutex);  //缓冲区是否被占用put();V(mutex);  //释放缓冲区if(x % 2 == 0)  // 此处判断奇偶数是重点V(even);  // 产偶数，向 P3 发出信号elseV(odd);  // 产奇数，向 P2 发出信号}}

P2(){  // 取奇数while(1){  // 也可用while(true)P(odd);  // 收到 P1 发来的信号，，已产生一个奇数，则 P2 消耗一个奇数P(mutex);  // 缓冲区是否被占用getodd();V(mutex);  // 释放缓冲区V(empty);   // 向 P1 发信号，多出一个空单元countodd(); }
}

P3(){  // 取偶数while(1){P(even);  // 收到 P1 发的信号，已产生一个偶数，则 P3 消耗一个偶数P(mutex);  // 缓冲区是否被占用geteven();V(mutex);  // 释放缓冲区V(empty);  // 向 P1 发信号，多出一个空单元counteven();}
}

完整答案写法：

semaphore mutex = 1；  // 设置互斥信号量，互斥访问缓冲区
semaphore odd = 0;    // 有几个奇数
semaphore even = 0；    // 有几个偶数
semaphore empty = N；    // 空缓冲区的数量main()
cobegin{Process P1()  while(1){  x = produce();  // 生成一个数P(empty);  //消耗空缓冲区的数量P(mutex);  //缓冲区是否被占用put();V(mutex);  //释放缓冲区if(x % 2 == 0)  V(even);  // 产偶数，向 P3 发出信号elseV(odd);  // 产奇数，向 P2 发出信号}Process P2()  // 取奇数while(1){P(odd);  // 收到 P1 发来的信号，，已产生一个奇数，则 P2 消耗一个奇数P(mutex);  // 缓冲区是否被占用getodd();V(mutex);  // 释放缓冲区V(empty);   // 向 P1 发信号，多出一个空单元countodd(); }Process P3()  // 取偶数while(1){P(even);  // 收到 P1 发的信号，已产生一个偶数，则 P3 消耗一个偶数P(mutex);  // 缓冲区是否被占用geteven();V(mutex);  // 释放缓冲区V(empty);  // 向 P1 发信号，多出一个空单元counteven();}}coend