信号量驱动的多进程互斥与同步示例：缓冲区与银行服务

在本题中，我们将探讨操作系统信号量在解决并发控制和进程同步问题中的应用。首先，我们有两道题目涉及了信号量在不同场景下的使用： 1. **缓冲区问题** - 题目描述：三个进程P1、P2、P3需要互斥地使用一个包含N个单元的缓冲区。P1负责生产正整数并放入缓冲区，P2和P3分别取出奇数和偶数进行计数。为了实现这种同步和互斥，我们定义了四个信号量：`odd`控制P1与P2之间的同步，`even`控制P1与P3之间的同步，`empty`用于生产者（P1）与消费者（P2和P3）之间的同步，以及`mutex`确保进程间对缓冲区的互斥访问。 - 伪代码实现： - 初始化信号量：`semaphore odd = 0`, `even = 0`, `empty = N`, `mutex = 1` - P1: 生产一个数后检查缓冲区状态，互斥地执行put()操作，然后根据数值类型释放相应信号量（`even`或`odd`）。 - P2和P3: 接收信号后，互斥地执行get()操作，完成任务后释放`empty`信号量。 2. **顾客问题** - 描述：银行有1个服务窗口和10个等待座位。顾客和营业员需互斥地使用取号机和服务窗口。我们使用信号量来协调这一过程，例如`seat`表示空座位数，`service`表示服务可用状态。 - 实现： - 初始化信号量：`seat = 10`, `service = 1` - 顾客：取号前检查座位，取号后进入等待状态（`P(seat)`），被叫到时服务并释放座位(`V(seat)`)。 - 营业员：空闲时选取顾客（`V(service)`），服务后释放座位(`V(seat)`)。 3. **游客参观问题** - 没有给出具体内容，但可以推测是类似的服务或资源管理场景，可能需要定义信号量如`entrance`控制入口，`visit`控制游客参观，根据具体需求设计流程并初始化信号量。 总结来说，这些题目都展示了如何利用信号量来管理共享资源（如缓冲区、座位等）的并发访问，确保互斥性，避免数据竞争。每个信号量都有其特定的含义，如表示资源数量、请求状态或访问权限，通过适当的P和V操作协调各个进程的行为。理解信号量机制对于编写高效、正确的并发程序至关重要。