P127 三、应用题:
1.另一个经典同步问题:吸烟者问题(patal,1971)。三个吸烟者
在一间房间内,还有一个香烟供应者。为了制造并抽掉香烟,每个吸烟者需要三样东西:烟草、纸和火柴。供应者有丰富的货物提供。三个吸烟者中,第一个有自己的烟草,第二个有自己的纸,第三个有自己的火柴。供应者将两样东西放在桌子上,允许一个吸烟者进行对健康不利的吸烟。当吸烟者完成吸烟后唤醒供应者,供应者再放两样东西(随机地)在桌面上,然后唤醒另一个吸烟者。试采用信号量和P、V操作编写他们同步工作的程序。 问题分析:
供应者seller随即产生两样东西,提供它们,这里用普通变量来表示
吸烟者进程smoker根据其排号不同,拥有不同的一件东西。假设1号吸烟者拥有烟草tobacco,2号吸烟者拥有纸paper,3号吸烟者拥有火柴match。其他号码错误返回。
吸烟者的序号代表他们拥有的东西,用他们的序号和供应者产生的两样东西比较,如果都不相等,则说明他拥有的东西和供应者产生的东西匹配,它可以吸烟。如果其中一个相等,则退出,继续排队。 mutex信号量代表一个只能进入的门,每次只有一个吸烟者可以进入进行比较和吸烟。
每个吸烟者在吸烟完毕之后出门之前要叫醒供应者,调用seller
进程。
var s, S1, S2, S3; semaphore; S:=1; S1:=S2:=S3:=0; fiag1,flag2,fiag3:Boolean; fiag1:=flag2:=flag3:=true; cobegin process 供应者 begin repeat P(S);
取两样香烟原料放桌上,由flagi标记; //flag1、flag 2、flag 3 代表烟草、纸、火柴 if flag2&flag3 then V(S1); //供纸和火柴
else if flag1&fiag3 then V(S2); //供烟草和火柴 else V(S3); //供烟草和纸 untile false; end
process吸烟者1 begin repeat P(S1);
取原料; 做香烟; V(S); 吸香烟; untile false; end
process吸烟者2 begin repeat
P(S2); 取原料; 做香烟; V(S); 吸香烟; untile false; end
process吸烟者3 begin repeat P(S3); 取原料; 做香烟;
V(S); 吸香烟; untile false; end coend
2.在一个盒子里,混装了数量相等的围棋白子和黑子,现在要用自动分拣系统把白子和黑子分开。该系统设有两个进程P1和P2,其中P1拣白子,P2拣黑子。规定每个进程每次只拣一子,当一进程正在拣子时,不允许另一个进程去拣,当一进程拣了一子时,必须让另一进程去拣,试写出两个并发进程能正确执行的算法。
分析:实质上是两个进程的同步问题,设信号量S1和S2分别表示可拣白子和黑子,不失一般性,若令先拣白子。 var S1,S2:semaphore; S1:=1;S2:=0; Cobegin { process P1 begin
repeat P(S1); 拣白子 V(S2);
until false; end process P2 begin repeat P(S2); 拣黑子 V(S1); until false; end } coend.
3、一个餐厅有4类职员:(1)领班:接受顾客点菜(2)厨师:准备顾客的饭菜(3)打包工:将做好的饭菜打包(4)出纳员:收款并提交食品。
分析:将这四类职员看成四类进程P1,P2,P3,P4,然后四类进程对两个变量进行操作,s1是点菜数量,s2是每道菜的状态,其值0表示菜做好,1表示菜做好了 具体解答: 定义三个信号量:
s1——点菜数量,初始值为0; s2——菜的状态,初始值为0;