进程同步与互斥习题详解及应用实例

在"进程的同步与互斥习题(含部分题目及参考答案)"文档中，提供了多个关于并发控制和进程同步的经典问题，旨在帮助学习者深入理解操作系统中核心概念。以下是这些问题的详细解析： 1. 关于`wait`与`signal`设计为原语的原因：原语是一种特殊的系统调用，它在执行过程中不会被中断，确保了在并发环境下信号量操作的原子性，避免了竞态条件和数据不一致。它们用于进程间通信，确保了进程间的同步和互斥。 2. 第二个问题是关于生产者-消费者问题的简化版本，涉及到一个缓冲区和两个并发进程，一个负责输入数据，另一个负责输出。关键在于确保数据的有序处理和资源的互斥访问。 3. 第三个问题涉及三个并发进程，分别是发送、加工和输出，需要保证缓冲区中的数据流线性且互斥。这里强调的是资源竞争和死锁预防，例如可以使用信号量或 Peterson 解法来协调。 4. 第四个问题是扩展了前面的问题，区分了两个输出进程，一个处理偶数，另一个处理奇数，同样需要通过同步机制确保每种类型的数进入缓冲区后能被相应地处理。 5. 围棋问题模拟了并发环境下的公平性，要求两个进程交替执行，这需要使用自旋锁或者信号量等机制实现同步。 6. 前趋图和进程间的制约关系是离散事件系统建模的一部分，第8题的仓库问题需要构建前趋图来展示产品的进出库顺序和容量限制，而第7题则需要分析并发语句间的依赖关系。 7. 对于多进程的互斥和同步，第9题的通信规则需要设计适当的信号量或信箱机制来确保消息的顺序发送和接收。 8. 第10题描述的是零件库存管理问题，涉及A和B零件的入库顺序和库存平衡，通过信号量或其他同步机制来协调供应商的进货和装配过程。 总结来说，这个文档涵盖了操作系统中关键的并发控制原理，如信号量、原语、互斥锁、同步算法（如Peterson解法）、前趋图以及多进程通信规则的应用，对于理解和实践并发编程具有重要价值。学习者可以通过解决这些习题，提升对进程同步和互斥控制的理解和应用能力。