操作系统学习笔记（十九）~信号量在互斥问题和同步问题中的应用

一、什么是临界区？对临界区的访问应该遵循什么准则？

        临界区:访问临界资源的那段代码。

        准则:

• 互斥，如果有进程在某个临界区执行，其他进程将被排斥在临界区外，有相同临界资源的临界区都需要互斥，无相同临界资源的临界区不需要互斥。
• 有空让进，临界区内无进程执行，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效利用临界资源。
• 有限等待，每个进程进入临界区前的等待时间必须有限，以免陷入“死等”状态。

二、请谈谈同步信号量的值有什么含义。

        同步信号量的值大于0时，表示这一资源没有被使用的数量，或者释放的数量，可分配请求使用这个资源的进程。
        同步信号量的值等于0时，表示这一资源分配完毕，或者没有被释放，如果现在有进程申请这个资源，必须等待。
        同步信号量的值小于0时，表示请求这一资源没有得到而正在等待这一资源的数目。

三、有四个进程S1、R1、R2和R3，其中S1向缓冲区BUFF发送消息，R1、R2和R3从缓冲区中接收消息。发送和接收的规则如下：

1. 缓冲区BUFF任何时候只能存放1个消息；
2. R1、R2和R3每次可取S1存放在缓冲区中的消息；
3. 每个存放在缓冲区中的消息必须被R1、R2和R3均接收后才能清除。

请用信号量机制来实现这4个进程间的同步。

信号量初值S1=1,S2=0,S3=0,S4=0,MUTEX=1;
int Count=0;
S1                        R1                  R2                      R3 
repeat                    repeat               repeat                   repeat 
P(S1)                    P(S2)                P(S3)                    P(S4)
Send message           get message          get message              get message
P(MUTEX)               P(MUTEX)            P(MUTEX)               P(MUTEX)
Count=0                 Count=Count+1       Count=Count+1           Count=Count+1
V(S2)                    if(Count=3)           if(Count=3)               if(Count=3)
V(S3)                    V(S1)                V(S1)                    V(S1)
V(S4)                    V(MUTEX)           V(MUTEX)               V(MUTEX)
V（MUTEX）             until false             until false                 until false
until false   

四、桌上有一个空的水果盘，且盘中一次只能放一个水果。爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘中放桔子，一个儿子专等吃盘子中的桔子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。固定每次当盘子空时爸爸或妈妈可向盘中放一个水果，仅当盘中有自己需要的水果时，儿子或女儿可从中取出。请用PV操作实现爸爸、妈妈、儿子和女儿四个进程的同步。

信号量初值apple=0，orange=0，plate=1

Dad(){
 while(1){
  准备苹果；
  P(plate);
  放苹果；
  V(apple);
  }
 }
 
Daughter(){
 while(1){
  P(apple);
  拿苹果；
  V(plate);
  吃苹果；
  }
 }
 
 Mom){
 while(1){
  准备桔子；
  P(plate);
  放桔子；
  V(orange);
  }
 }
 
 Son(){
 while(1){
  P(orange);
  拿桔子；
  V(plate);
  吃桔子；
 }
}