end

procedure pickup-white ; begin

check ( IM ) ;

if not flag then wait(S-white,IM ); flag :=false ; pickup a white ;

signal ( S-black,IM ) ; release ( IM ) ; end begin

flag:=true ; end

main ( ) { cobegin

process -B ( ) ; process -W ( ) ; coend }

process-B ( ) begin

pickup-chess.pickup-black ( ) ; other ; end

process-W ( ) begin

pickup-chess.pickup-white( ) ; other ; end

6 管程的同步机制使用条件变量和wait 及signal ，尝试为管程设计一种仅仅使用一个原语操作的同步机制。

答：可以采用形如waituntil ＜条件表达式＞的同步原语。如waituntil

( numbersum + number < K ) 表示进程由于条件不满足而应等待，当进程号累加和小于K 时，系统应唤醒该进程工作．

7 设公共汽车上，司机和售票员的活动分别如下： 司机的活动：启动车辆：正常行车；到站停车。 售票员的活动：关车门；售票；开车门。

在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用信号量和P 、V 操作实现它们的同步。

答：在汽车行驶过程中，司机活动与售票员活动之间的同步关系为：售票员关车门后，向司机发开车信号，司机接到开车信号后启动车辆，在汽车正常行驶过程中售票员售票，到站时司机停车，售票员在车停后开门让乘客上下车。因此，司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步；售票员开车门的动作也必须与司

机停车取得同步。应设置两个信号量：S1 、S2 ;S1 表示是否允许司机启动汽车（其初值为0 ) ;S2 表示是否允许售票员开门（其初值为0 ）。用P 、v 原语描述如下：

var S1 , S2 : semaphore ; S1=0；S2=0； cobegin {

driver ( ) ; busman ( ) ; } coend

driver ( ) begin

while ( 1 ) { P ( S1 )

启动车辆；正常行车；到站停车； V ( S2 ) ; } end

busman ( ) begin

while ( 1 ) { 关车门； V ( 51 ) 售票;

P ( S2 ) 开车门； 上下乘客； } end

8、一个快餐厅有4 类职员：( l ）领班：接受顾客点菜；( 2 ）厨师：准备顾客的饭菜；( 3 ) 包工：将做好的饭菜打包；( 4 ）出纳员：收款并提交食品。每个职员可被看作一个进程，试用一种同步机制写出能让四类职员正确并发运行的程序。

答：典型的进程同步问题，可设四个信号量51 、S2 、S3 和S4 来协调进程工作。 var S1 , S2 ,S3 , S4 : semaphore ; S1 : = 1 ;S2 ：=S3 : = S4 : = 0 ; cobegin { process P1 begin repeat

有顾客到来； P ( S1 )； 接受顾客点菜；

V ( 52 )；

untile false； end

process P2 begin repeat P (S2 ) ;

准备顾客的饭菜； v ( S3 ) ; untile false ; end

process P3 begin repeat P (S3 ) ;

将做好的饭菜打包； V ( S4 ) ; untile false ; end

process P4 begin repeat P( 54 ) ;

收款并提交食品；V ( 51 ) ; ufltile false ; end }

coend .

9、在信号量S上作P 、v 操作时，S的值发生变化，当S> 0、S=0、S< 0 时，它们的的物理意义是什么？ 答：S 的值表示它代表的物理资源的使用状态：S > 0 表示还有共享资源可供使用。S 阅表示共享资源正被进程使用但没有进程等待使用资源。S < 0 表示资源已被分配完，还有进程等待使用资源。

10 ( 1 ）两个并发进程并发执行，其中，A 、B 、C 、D 、E 是原语，试给出可能的并发执行路径。 Process P Process Q begin begin A ; D ; B ; E ; C ; end : end ;

( 2 ）两个并发进程P1 和P2 并发执行，它们的程序分别如下： P 1 P2

repeat repeat

k:=k×2 ; print k ; k:=k+1 ; k:=0 ;

until false ; until false ;

若令k 的初值为5 ，让P1 先执行两个循环，然后，P1 和P2 又并发执行了一个循环，写出可能的打印值，指出与时间有关的错误。 答：

( 1 ）共有10 种交错执行的路径：

A 、B 、C 、D 、E; A 、B 、D 、E 、C; A 、B 、D 、C 、E ; A 、D 、B 、E 、C; A 、D 、B 、C 、E; A 、D 、E 、B 、C ; D 、A 、B 、E 、C; D 、A 、B 、C 、E; D 、A 、E 、B 、C ; D 、E 、A 、B 、C 。

( 2 ）把语句编号，以便于描述： P1 P2

repeat repeat

k:=k×2 ；① printk ；③ k:=k+l ；② k:=0 ；④

until false ; until false ;

l ) K 的初值为5 ，故P1 执行两个循环后，K = 23 。 2 ）语句并发执行有以下情况：

① 、② 、③ 、④ ，这时的打印值为：47 ③ 、④ 、① 、② ，这时的打印值为：23 ① 、③ 、② 、④ ，这时的打印值为：46 ① 、③ 、④ 、② ，这时的打印值为：46 ③ 、① 、② 、④ ，这时的打印值为：23 ③ 、① 、④ 、② ，这时的打印值为：23

由于进程P1和P2 并发执行，共享了变量K ，故产生了‘结果不唯一’。 11 证明信号量与管程的功能是等价的： ( l ）用信号量实现管程； ( 2 ）用管程实现信号量。 答：( 1 ）用信号量实现管程；

Hoare 是用信号量实现管程的一个例子，详见课文内容。下面介绍另一种简单方法：每一个管程都对应一个mutex ，其初值为1 ，用来控制进程互斥调用管程。再设一个初值为0 的信号量，用来阻塞等待资源的进程。相应的用信号量实现的管程库过程为：

Var mutex,c:semaphore ; mutex:=1 ; c:=0 ;

void enter-monitor ( ) /*进入管程代码，保证互斥 P ( mutex ) ; }

void leave-monitor-normally ( )/*不发信号退出管程 {

V ( mutex ) ; } void leave-with-sigal(c) /*在条件c 上发信号并退出管程，释放一个等待c 条件的进程。｛注意这时没有开放管程，因为刚刚被释放的进程己在管程中。 V ( c ) ; }

void wait(c) /*等待条件c ，开放管程 {

V ( mutex ) ; P (c) ; }

( 2 ）用管程实现信号量。 TYPE semaphore=monitor VAR S ; condition ; C:integer ; DEFINE P , V ;

USE check , wait , signal , release ; procedure P begin

check ( IM ) ; C:= C-1 :

if C < 0 then wait ( S,IM ) ; release ( IM ) ; end

procedure V begin

check ( IM ) : C : = C + 1 ;

if C≤0 then signal ( S,IM ) ; release ( IM ) ; end begin C:=初值; End.

12 证明消息传递与管程的功能是等价的： ( 1 ）用消息传递实现管程； ( 2 ）用管程实现消息传递。 答：( 1 ）用消息传递实现管程； 用消息传递可以实现信号量（见13 ( 2 ) ) ，用信号量可以实现管程（见11 (1 ) ) ，那么，把两种方法结合起来，就可以用用消息传递实现管程。 ( 2 ）用管程实现消息传递。 TYPE mailbox=monitor

VAR r , k , count:integer ;