信号量与PV操作

1. 独木桥问题

1.1 n辆汽车，单向通行

汽车从东西两个方向通过独木桥，为了保证安全，一次只允许其中一个方向的汽车过桥；

待其中一个方向所有汽车通过之后，另一个方向的汽车才允许过桥；

桥面上的汽车数量没有限制。

semaphore wait, mutex1, mutex2; wait=mutex1=mutex2=1;int count1, count2; count1=count2=0;cobegin    process West() {                process East() {        while(true) {                   while(true) {            P(mutex1);                      P(mutex2);            count1++;                       count2++;            if(count1 == 1)                 if(count2 == 1)                P(wait);                        P(wait);            V(mutex1);                      V(mutex2);            /* 过独木桥 */                  /* 过独木桥 */            P(mutex1);                      P(mutex2);            count1--;                       count2--;            if(count1 == 0)                 if(count2 == 0)                V(wait);                        V(wait);            V(mutex1);                      V(mutex2);        }                               }    }                               }coend

1.2 k辆汽车，单向通行

在问题一的基础上，桥面上的汽车数量最多为k。

semaphore wait, bridge, mutex1, mutex2; wait=bridge=mutex1=mutex2=1;int count1, count2; count1=count2=0;cobegin    process West() {                process East() {        P(bridge);                      P(bridge);       /* (#) */        P(mutex1);                      P(mutex2);        count1++;                       count2++;        if(count1 == 1)                 if(count2 == 1)            P(wait);                        P(wait);        V(mutex1);                      V(mutex2);    //  P(bridge);                      P(bridge);       /* (#)也可以在此处执行 */        /* 过独木桥 */                   /* 过独木桥 */        V(bridge);                      V(bridge);        P(mutex1);                      P(mutex2);        count1--;                       count2--;        if(count1 == 0)                 if(count2 == 0)            V(wait);                        V(wait);        V(mutex1);                      V(mutex2);    }                               }coend

1.3 3辆汽车为一组，单向交替通行

在问题一的基础上，东西方向以三辆汽车为一组，交替通过独木桥。

semaphore wait, mutex1, mutex2;wait=mutex1=mutex2=1;int countu1, countu2, countd1, countd2;    /* countu1&2是指当前桥面上的汽车数量，countd1&2是指当前方向上已经通过的汽车数量（最大为3） */countu1=countu2=countd1=countd2=0;semaphore S1, S2; S1=3; S2=0;              /* S1&2是指当前方向上还可以上桥的汽车数量 */cobegin    process West() {                                process East() {        while(true) {                                   while(true) {            P(S1);                                          P(S2);            P(mutex1);                                      P(mutex2);            count1++;                                       count2++;            if(count1 == 1)                                 if(count2 == 1)                P(wait);                                        P(wait);            V(mutex1);                                      V(mutex2);            /* 过独木桥 */                                  /* 过独木桥 */            V(S1);                                          V(S2);            P(mutex1);                                      P(mutex2);            countu1--;                                      countu2--;            countd1++;                                      countd2++;            if((countu1==0) && (countd1==3)) {              if((countu2==0) && (countd2==3)) {                countd1=0;                                      countd2=0;                V(wait);                                        V(wait);            }                                               }            V(mutex1);                                      V(mutex2);        }                                               }    }                                               }coend

1.4 相应对方请求，单向通行

在问题一的基础上，要求各方向的汽车串行过桥，但当另一方提出过桥时，应能阻止对方未上桥的后继车辆，待桥面上的汔车过完桥后，另一方的汽车开始过桥。

semaphore stop,wait,mutex1,mutex2;stop=mutex1=mutex2=wait=1;  int count1,count2; count1=count2=0;cobegin    process West() {                    process East() {        P(stop);                            P(stop);        P(mutex1);                          P(mutex2);        count1++;                           count2++;        if(count1 == 1)                     if(count2 == 1)            P(wait);                            P(wait);        V(mutex1);                          V(mutex2);        V(stop);                            V(stop);        /* 过独木桥 */                       /* 过独木桥 */        P(mutex1);                          P(mutex2);        count1--;                           count2--;        if(count1 == 0)                     if(count2 == 0)            V(wait);                            V(wait);        V(mutex1);                          V(mutex2);    }                                   }coend

2. 信箱链收发

2.1 信箱链收发

四个进程 Pi (i=0, 1, 2, 3) 和四个信箱 Mj (j=0, 1, 2, 3)，进程间借助相邻信箱传递消息，即 Pi 每次从 Mi 中取一条消息，经加工后送入 M(i+1)mod4，其中 M0, M1, M2, M3分别可存放 3、3、2、2个消息。

初始状态下， M0 装了三条消息，其余为空，求写出 Pi(i=0, 1, 2, 3)的同步工作算法。

semaphore mutex0, mutex1, mutex2, mutex3;mutex0=mutex1=mutex2=mutex3=1;semaphore empty0, empty1, empty2, empty3;empty0=0; empty1=3; empty2=empty3=2;semaphore full0,full1,full2,full3;full0=3; full1=full2=full3=0;int in0,in1,in2,in3,out0,out1,out2,out3;in0=in1=in2=in3=out0=out1=out2=out3=0;cobegin    /* 以P0为例 */    process P0() {        while(true) {            P(full0);            P(mutex0);            /*从 M0[out0] 取一条消息*/;            out0=(out0+1) % 3;            V(mutex0);            V(empty0);    /* 读取结束，该被读信箱可存消息量+1 */            /* 加工消息 */;            P(empty1);    /* 发送信件前先向所要发往的信箱预留空间 */            P(mutex1);            /* 消息存 M1[in1] */;            in1=(in1+1) % 3;            V(mutex1);            V(full1);    /* 由当前进程P0开始往后循环进行 */        }    }coend

3. 未完待续

3.1 未完待续

未完待续

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