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);

890d
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

THX!