操作系统期末复习：进程间通信与信号量实践

在本次操作系统期末复习的编程题中，涉及的是多进程共享资源同步与互斥控制的问题。题目设定有三个进程GET、PRO和PUT，它们共同使用两个缓冲区BUF1和BUF2。GET进程负责将输入信息不断放入BUF1，PRO进程从BUF1取出信息处理并放入BUF2，而PUT进程则从BUF2读取处理结果并输出。为了确保资源的有效利用和避免竞态条件，我们需要设计一套基于信号量（semaphore）的同步与互斥算法。 首先，信号量变量定义如下： - empty1：表示BUF1中空闲位置的数量，初始化为9。 - full1：表示BUF1中有数据的位置数量，初始化为2。 - empty2：表示BUF2中空闲位置的数量，初始化为5。 - full2：表示BUF2中有数据的位置数量，初始化为0。 - mutex1 和 mutex2：互斥信号量，用于保证对缓冲区的访问是互斥的，初始化为1。 在main函数中，这三个进程通过并发执行（Cobegin...Coend）来共享缓冲区资源。 GET进程的逻辑如下： - 当BUF1中有空闲位置（通过wait(empty1)检查）且系统互斥状态允许时，进程获取锁（wait(mutex1)）。 - 将信息送入BUF1后，释放互斥锁（signal(mutex1)），然后释放BUF1满信号（signal(full1)）。 - 这个过程会一直循环，直到进程被其他信号中断。 PRO进程的逻辑同样依赖于信号量： - 在BUF1中有数据（通过wait(full1)检查）且系统互斥状态允许时，获取锁（wait(mutex1)）。 - 从BUF1取出信息后，释放互斥锁，更新BUF1空闲信号（signal(empty1)），接着检查BUF2的空闲情况（wait(empty2)）。 - 如果BUF2也有空闲位置，获取第二个互斥锁（wait(mutex2)），将信息放入BUF2，然后释放锁和BUF2满信号。 PUT进程的操作相对简单： - 当BUF2中有数据（wait(full2)）且系统互斥状态允许时，获取锁。 - 从BUF2取出信息后，释放锁，更新BUF2空闲信号（signal(empty2)）。 此外，题目还要求实现进程之间的前趋关系，即确保某些进程必须在其他进程执行完特定操作之后才能开始。这可以通过在适当的地方使用信号来实现，例如在S1、S2和S3操作后，分别使用signal(a)、signal(c)和signal(d)来唤醒等待的进程，但具体如何实现依赖于题目的完整流程和前趋关系。 这道题目要求考生熟练运用信号量机制来管理多个进程对共享资源的并发访问，确保数据的一致性和完整性。理解互斥和同步的概念，以及如何通过信号量的wait和signal操作来协调进程间的行为，是解答本题的关键。