操作系统经典习题解析:信号量同步与互斥

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0 下载量 104 浏览量 更新于2024-06-26 收藏 554KB PDF 举报
"该资源为一份关于操作系统的习题集,包含了多个经典的同步与互斥问题,主要涉及信号量机制的运用,如哲学家就餐问题、生产者-消费者问题以及读者-写者问题。" 在操作系统中,信号量是一种重要的同步机制,用于解决进程间的互斥和同步问题。以下是对题目中三个问题的详细解析: 1. 题目描述了两个并发运行的进程P1和P2,它们共享变量x和y,并使用了信号量S1和S2。根据信号量的规则,P(S1)表示等待S1变为非零才继续执行,V(S1)表示释放S1。P1和P2的执行顺序可能交替进行,但最终x和y的值应该满足条件。根据代码,P1先执行y:=1,然后P2执行y:=y+2,此时y=3。接着P1执行x:=1,然后P2执行x:=x+1,此时x=4。接下来P1执行V(S1),P2执行P(S1),然后P2执行z:=y+1,得到z=4。最后,P1执行P(S2),P2执行V(S2),P2执行y:=x+y,得到y=8,P1执行z:=x+z,得到z=9。所以,最终结果是x=4, y=8, z=9。 2. 这是一个典型的生产者-消费者问题,通过信号量实现进程间的同步。生产者进程使用mutexP确保对缓冲池的互斥访问,消费者进程使用mutexC。empty和full作为资源信号量,分别表示空缓冲区和满缓冲区的数量。生产者在生成产品后等待empty大于0,表示有空缓冲区,然后进入临界区,将产品放入缓冲区并释放mutexP,同时增加full。消费者则在full大于0时等待,表示有产品,进入临界区取出产品,释放mutexC,减少full。这样确保了生产和消费的同步,避免了数据竞争。 3. 读者-写者问题是另一个典型的同步问题,这里使用Wmutex实现读写互斥,Readcount记录当前的读者数量。只有当Readcount为0,即没有读者在读时,写者才能开始写操作,这时执行Wait(Wmutex)获取写权限。如果读者想要读,它会检查Readcount是否为0,如果是,则可以执行Readcount+1并读取,反之则等待。读者在完成读操作后,执行Rea 继续: dcount-1,释放读权限。这种机制保证了多个读者可以同时读取,但只有一个写者可以写入,且写者写入时不允许有任何读者在读。 总结来说,这三个问题都是关于进程同步的经典示例,通过信号量机制,我们可以有效地控制并发进程的执行顺序,防止数据不一致性和死锁的发生。在实际操作系统中,这些问题的解决方案对于实现高效的多任务并行处理至关重要。理解并熟练掌握这些概念和技巧,对于学习和设计操作系统是非常必要的。