操作系统经典问题：生产者-消费者与库存控制

在本资源文档"os经典问题.doc"中，主要探讨了操作系统中经典的生产者-消费者问题及其扩展。这个问题涉及到并发编程中的信号量（Semaphore）机制，这是一种同步工具，用于控制多个进程或线程对共享资源的访问。 第一个扩展题目（北大1991年版本）关注的是一个具有无限容量但有限数量差限的A、B物品仓库。仓库需要满足的约束是A物品数量与B物品数量之差的绝对值不超过M（正整数）。这个约束可以通过两个信号量来管理：一个表示A物品剩余可用数量（sa=N），一个表示B物品的剩余可用数量（sb=M）。生产者（进程A和B）需要先获取相应物品的信号量（p操作），然后入库，入库后释放总锁（mutex）以允许其他进程继续操作。入库后，再释放物品对应的信号量（V操作）。这种设计确保了A和B的入库不会违反数量限制。 第二个扩展题目（北大1995年版本）则增加了复杂性，仓库的容量有限（分别为N），并且A和B物品的数量差限变为固定值M。此外，还有一个消费进程C，它负责组装A和B物品成C。问题的关键在于维护两个信号量，如mutex、a、b、empty1、empty2、full1和full2，分别代表总锁、A物品、B物品的可用数量以及对应容器的空闲和满状态。A和B的入库流程同样遵循p-V操作，但还需要考虑资源的使用和释放，确保库存的平衡以及组装消费的顺利进行。 这两个扩展题目均体现了生产者-消费者问题在实际场景中的应用，展示了如何通过信号量协调多个并发进程对共享资源的控制，从而避免竞争和死锁。理解并解决这些问题对于理解和掌握操作系统并发控制原理至关重要。