操作系统
2009-45
（7分）三个进程 P1、P2、P3 互斥使用一个包含 N（N > 0）个单元的缓冲区。P1 每次用 produce() 生成一个正整数并用 put() 送入缓冲区某一空单元中；P2 每次用 getodd() 从该缓冲区中取出一个奇数并用 countodd() 统计奇数个数；P3 每次用 geteven() 从该缓冲区中取出一个偶数并用 counteven() 统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义信号量的含义（要求用伪代码描述）。
答案
答案：
（1）信号量定义及含义：
mutex（初值1）：互斥信号量，保证对缓冲区的互斥访问。odd（初值0）：同步信号量，表示缓冲区中奇数的个数，由P1生产后V操作，P2消费前P操作。even（初值0）：同步信号量，表示缓冲区中偶数的个数，由P1生产后V操作，P3消费前P操作。empty（初值N）：同步信号量，表示缓冲区中空单元的个数，由P1生产前P操作，P2/P3消费后V操作。
（2）进程伪代码：
mutex=1;
odd=0, even=0;
empty=N;
main() {
cobegin {
Process P1() {
while (True) {
x = produce();
P(empty); // 申请一个空单元
P(mutex); // 互斥进入缓冲区
Put(); // 放入缓冲区
V(mutex); // 释放互斥锁
if (x % 2 == 0) // 判断奇偶性
V(even); // 偶数，唤醒P3
else
V(odd); // 奇数，唤醒P2
}
}
Process P2() {
while (True) {
P(odd); // 等待一个奇数
P(mutex); // 互斥进入缓冲区
getodd(); // 取出奇数
V(mutex); // 释放互斥锁
V(empty); // 释放一个空单元
countodd(); // 统计奇数
}
}
Process P3() {
while (True) {
P(even); // 等待一个偶数
P(mutex); // 互斥进入缓冲区
geteven(); // 取出偶数
V(mutex); // 释放互斥锁
V(empty); // 释放一个空单元
counteven(); // 统计偶数
}
}
} coend
}（3）关键点：
- 同步：P1通过
odd和even信号量协调P2和P3的消费，确保生产与消费的奇偶匹配。 - 互斥：所有进程通过
mutex信号量互斥访问缓冲区，避免竞争条件。 - 流量控制：
empty信号量限制缓冲区占用，防止溢出。