多进程同步互斥问题及解决方案

"进程的同步与互斥习题(含参考答案).doc" 在计算机系统中，进程的同步与互斥是多道程序设计中的关键概念，用于确保多个并发执行的进程之间能够正确地协调其操作，避免数据竞争和死锁等问题。以下是对给定习题中涉及的知识点的详细解释： 1. wait与signal设计成原语的原因：原语是操作系统中不可中断的操作，它们确保了对共享资源的原子性访问。wait和signal（也称为P和V操作）是信号量机制的一部分，用于控制进程的同步和互斥。它们必须是原子操作，以防止在等待或释放资源时发生并发问题。 2. 缓冲区问题：这是一种典型的生产者-消费者问题。生产者进程向缓冲区放入数据，而消费者进程从缓冲区取出数据。为了保证数据的一致性，需要使用同步机制，如信号量，来确保缓冲区不被同时读写。 3. 三个进程共享缓冲区：这是读者-写者问题的一个变体。一个进程负责写入，一个进行处理后再写回，一个负责读取并打印。需要确保写入和读取的顺序，以及缓冲区在任何时候只能有一个进程访问。 4. 分别取偶数和奇数的进程：这是两个进程间更复杂的同步问题，需要确保缓冲区中的数据被正确处理，且不会同时被两个进程访问。 5. 四个进程共享缓冲区：这是上述问题的扩展，四个进程分别送偶数、送奇数、取偶数和取奇数。需要保证每个操作的顺序，同时避免数据竞争。 6. 围棋拣子问题：这是一个典型的哲学家就餐问题的变体，拣黑子和拣白子的进程需要交替进行，避免死锁。 7. 语句执行的前趋图：这是进程间的顺序依赖关系，可以通过信号量或者Petri网来解决，确保语句按照正确的顺序执行，避免竞态条件。 8. 仓库入库问题：这是库存管理中的同步问题，需要使用信号量来控制产品的入库，确保满足规则（每次只存一种，数量差在一定范围内）。 9. 多进程间的消息传递：这是发送方和接收方进程之间的同步问题，可以通过消息队列和信号量实现，确保消息的有序传递和避免缓冲区满或空的情况。 10. 零件库存管理：这个问题涉及到供应链管理中的库存控制，需要通过信号量或其他同步机制来实现先进先出(FIFO)原则，并确保库存平衡，避免某类零件过多而另一类过少。 以上各个问题的核心都是如何使用进程同步与互斥机制来解决并发环境下的数据一致性、资源访问控制和避免死锁等问题。在实际编程中，通常会使用如信号量、管程、条件变量等工具来实现这些机制。