有4个进程P1、P2、P3、P4。要求P1必须在P2、P3开始前完成，P2、P3必须在P4开始前完成，且P2和P3 不能并发执行。试画出进程前趋图，并建立4个信号量a、b、c、d和1个供P2、P3互斥的信号量mutex，使用PV信号量操作写出这4个进程的同步互斥算法。

进程前趋图如下所示：

P1 --> P2
P1 --> P3
P2 --> P4
P3 --> P4

根据进程前趋图，可以建立以下信号量和同步互斥算法：

1. 信号量a：用于控制P1的执行，初始值为0。
2. 信号量b：用于控制P2的执行，初始值为0。
3. 信号量c：用于控制P3的执行，初始值为0。
4. 信号量d：用于控制P4的执行，初始值为0。
5. 信号量mutex：用于实现P2和P3的互斥执行，初始值为1。

同步互斥算法如下：

进程P1：

执行P1的操作
V(a)

进程P2：

P操作(a)
执行P2的操作
V(b)
V(mutex)

进程P3：

P操作(a)
执行P3的操作
V(c)
V(mutex)

进程P4：

P操作(b)
P操作(c)
执行P4的操作
V(d)

相关问题

有4个进程p1、p2、p3、p4。要求p1必须在p2、p3开始前完成，p2、p3必须在p4开始前完成，且p2和p3 不能并发执行。试写出这4个进程的同步互斥算法。

### 回答1：
可以使用信号量进行进程同步互斥。

- 定义三个信号量：
- s1：表示p1是否完成
- s2：表示p2、p3是否完成
- s3：表示p2与p3是否同时在执行

- 初始化：
- s1=0，s2=0，s3=0

- 进程p1：
- 执行任务
- s1=1

- 进程p2：
- P(s1)：等待p1完成
- P(s3)：防止与p3同时执行
- 执行任务
- V(s3)：p3可以执行
- V(s2)：p2和p3已经完成

- 进程p3：
- P(s1)：等待p1完成
- P(s3)：防止与p2同时执行
- 执行任务
- V(s3)：p2可以执行
- V(s2)：p2和p3已经完成

- 进程p4：
- P(s2)：等待p2和p3完成
- 执行任务

以上代码使用了P(s)和V(s)表示对信号量s的P操作和V操作。

### 回答2：
为了满足上述条件，我们可以采用信号量机制来控制四个进程的同步和互斥。

首先，我们定义三个信号量：s1、s2、s3。s1的初值为0，s2和s3的初值为1，表示它们都可以被使用。

进程p1中，先执行任务，然后V(s1)操作，使得s1的值为1。这时p2、p3开始执行时，需要P(s1)操作，如果s1的值为0，那么就进入等待状态，直到s1的值变为1。

进程p2中，先执行任务，然后执行P(s2)操作，将s2的值减1，表示它被占用了。p2执行完后，执行V(s3)操作，将s3的值加1，表示p3可以开始执行。这样做可以保证p2、p3不能并发执行。

进程p3与p2类似，也需要执行P(s3)操作，等待p2完成任务后才能开始执行。执行完任务后，也执行V(s2)和V(s3)操作，将s2和s3的值都加1，表示它们又可以被使用了。

最后，进程p4执行P(s2)和P(s3)操作，需要等待p2、p3都执行完任务后才能开始执行。执行完任务后，执行V(s2)和V(s3)操作，将s2和s3的值都加1，表示它们又可以被使用了。

整个过程中，信号量的值变化如下表所示：

| 进程 | P操作 | V操作 |
|---------------|--------------|--------------|
| 初始值 | s1=0,s2=1,s3=1 | |
| p1 | V(s1) | |
| p2、p3 | P(s1) | V(s2)、V(s3) |
| p4 | P(s2)、P(s3) | V(s2)、V(s3) |

通过信号量机制，就可以实现四个进程的同步和互斥。在执行任务和占用资源之间，通过P和V操作，来控制进程的执行顺序和资源的使用情况。

### 回答3：
这是典型的进程同步问题，可以采用信号量机制来实现同步互斥。定义四个信号量S1、S2、S3、S4，用来协调进程的执行顺序如下：

1. p1进程在执行之前，将S1的值置为1，表示p1已经执行完毕。
2. p2和p3进程在执行之前，需要等待S1的值为1。p2进程在执行之前，将S2的值置为0，表示p2不能执行，p3进程在执行之前，将S3的值置为0，表示p3不能执行。
3. p1进程执行完毕后将S2和S3的值都置为1，表示p2和p3可以执行了。
4. p4进程在执行之前，需要p2和p3都执行完毕，也就是S2和S3的值都为1。p4进程执行完毕后，将S4的值置为1，表示p4已经执行完毕。

具体实现如下：

// 定义信号量
Semaphore S1 = 0;
Semaphore S2 = 0;
Semaphore S3 = 0;
Semaphore S4 = 0;

// p1进程
P(S1);
// 执行p1进程的代码
V(S2);
V(S3);

// p2进程
P(S2);
// 执行p2进程的代码
V(S4);

// p3进程
P(S3);
// 执行p3进程的代码
V(S4);

// p4进程
P(S4);
// 执行p4进程的代码

有4个进程P1、P2、P3、P4。要求P1必须在P2、P3开始前完成，P2、P3必须在P4开始前完成，且P2和P3不能并发执 行。试写出这4个进程的同步互斥算法

可以使用信号量来实现这个同步互斥算法。

假设有三个信号量：s1、s2、s3，初始值均为0。

P1的代码：

// P1
// do something
V(s1); // 释放s1信号量，使得P2和P3可以继续执行

P2的代码：

// P2
P(s1); // 等待s1信号量，保证P1已经执行完
// do something
V(s2); // 释放s2信号量，使得P4可以继续执行

P3的代码：

// P3
P(s1); // 等待s1信号量，保证P1已经执行完
// do something
V(s3); // 释放s3信号量，使得P4可以继续执行

P4的代码：

// P4
P(s2); // 等待s2信号量，保证P2已经执行完
P(s3); // 等待s3信号量，保证P3已经执行完
// do something

这样就可以满足题目要求的同步互斥了。