操作系统习题解析：并发进程同步与信号量实践

本文档主要涉及操作系统中几个关键的概念和同步控制问题。首先，讨论了进程调度和信号量在并发程序设计中的应用。在第一个示例中，有两个优先级相同的进程P1和P2，它们通过共享变量x、y和z以及信号量S1和S2进行协作。进程P1首先将y置为1，然后P2将x置为1，并在执行过程中更新y和z的值。经过一系列信号量的互斥操作后，最终得到x=5, y=8, z=9的结果，这展示了信号量在同步多线程操作中的重要作用。 接着，文档进入了生产者-消费者问题的讨论。这是一个经典的并发问题，涉及缓冲池、互斥和资源信号量的管理。生产者进程在有空缓冲区（信号量empty>0）且信号量mutexP可用的情况下，将产品放入缓冲池，然后释放信号量。消费者进程则在缓冲池有满产品（信号量full<buffer_size）且信号量mutexC可用时取出产品，同样释放信号量。通过这样的机制，生产者和消费者实现了公平的竞争，避免了死锁和饥饿现象。 最后，文档探讨了读者-写者问题，这是一个典型的并发读写冲突场景。在这个问题中，通过互斥信号量Wmutex来确保在同一时刻只有一个进程能够进行写操作。同时，引入了一个计数器Readcount来跟踪正在读的进程数，只有当Readcount为0时，新的Reader进程才会尝试获取互斥锁。这种设计确保了读写操作的互斥，防止数据一致性问题。 这些题目涵盖了操作系统中的关键概念，如进程同步、信号量、互斥访问和资源管理，是理解并发编程和操作系统内核实现的基础知识。通过解决这些问题，学习者可以深化对操作系统并发控制理论的理解，并提升在实际项目中的应用能力。