用信号量进程同步与互斥
1.理解生产者和消费者问题
（1）没有引入信号量时的生产者和消费者进程，什么情况下会出现结果不唯一？什么情况下会出现永远等待？
结果不唯一:假如当前的产品数为8，如果生产者生产一件产品投入缓存区，拟执行产品数加一操作；同时消费者取走一样产品，拟执行产品数减一操作；假如两者交替执行加一或减一操作，取决于其执行速度，产品数为9或7，但正确为8.
永远等待：假如消费者读取产品数为0时，调度程序暂停消费者进程，让生产者进程运行，生产者加入一个产品，将产品数加一，它便调用wakeup（）函数来唤醒消费者；但是消费者未睡眠，则唤醒信号丢失，当消费者下次运行时，因已检测到产品数为0，于是去睡眠，当生产者将缓冲区填满后也去睡眠，这就会造成永远等待。
（2）用信号解决生产者和消费者的同步与互斥，要求能自己写出来。
int k;
typedef anyitem item;
item buffer[k];
int i=0,out=0,counter=0;
process producer(void){
while(ture) {
{produce an item in nextp};
if(counter==k)
sleep(producer);
buffer[in]=nextp;
in=(in+10)%k；
counter++；
if(counter==1)
wakeup9consumer）；} }
processconsumer（void){
while(ture) {
if(counter==0)
sleep(consumer);
nextc=buffer[out];
out=(out+1)%k;
counter--;
if(counter==k-1)
wakeup(producer);
{consume the item in nextc} ; } }
2.哲学家吃面问题
semaphore fork[5];
for(int i=0; i<5;i++)
fork[i]=1;
cobegin
process philosopher_i( ){
while(ture){
think( );
P(fork[i]);
P(fork[(i+10%5])；
eat（）；
V(fork[i]);
V(fork[(i+10%5])；
}
}
coend
3.读写文件问题
int readcount=0;
semaphore writeblock=1,mutex=1;
cobegin
process reader_i() {
P(mutex);
readcount++;
if(readcount==1)
P(writerblock);
V(mutex);
/*读文件*/
P(mutex);
readcount--;
if(readcount==0)
V(writeblock);
V(mutex); }
coend
4.理发师问题
int waiting=0, chairs=n;
semaphore customers=0,barbers=0,mutex=1;
cobegin
process barbers() {
while(ture) {
P(customers);
P(mutex);
waiting--;
V(barbers);
V(mutex);
cuthair(); } }
process customer_i() {
P(mutex);
if(waiting<chairs) {
waiting++;
V(customers）;
V(mutex);
P(barbers):
get_haircut();
}
else
V(mutex);
}
coend
5.在一间酒吧里有三个音乐爱好者队列，第一队的音乐爱好者只有随身听，第二队只有音乐磁带，第三队只有电池。而要听音乐就必须随身听、音乐磁带和电池这三种物品俱全。酒吧老板一次出售这三种物品中的任意两种。当一名音乐爱好者得到这三种物品并听完一首乐曲后，酒吧老板才能再一次出售这三种物品中的任意两种。于是第二名音乐爱好者得到这三种物品，并开始听乐曲。全部买卖就这样进行下去。试用P，v操作正确解决这一买卖。
semaphore mutex=1,p=1, p1=0, p2=0, p3=0;
process p(){
while(ture){
p(p);
p(mutex);
老板任意出售两种；
if(出售音乐磁带和电池） v(p1);
if(出售随身听和电池) v(p2);
else v(p3);
v(mutex); } }
process p1() {
while(ture){
p(p1);
p(mutex);
listening()；
v(mutex);
v(p); } }
process p2() {
while(ture){
p(p2);
p(mutex);
listening()；
v(mutex);
v(p); } }
process p3() {
while(ture){
p(p3);
p(mutex);
listening()；
v(mutex);
v(p); } }
6.某银行有人民币储蓄业务，由n个储蓄员负责。每个顾客进入银行后先取一个号，并且等着叫号。当一个储蓄人员空闲下来，就叫下一个号。请用P，V操作正确编写储蓄人员和顾客进程的程序。
semaphore customers=0,clerk=0,mutex=n;
int waiting=0;
cobegin
process clerk() {
while(ture){
P(customers);
P(mutex);
waiting--;
V(clerk);
V(mutex);
service();
} }
process customer_i() {
P(mutex);
waiting++;
V(customers）;
V(mutex);
P(clerk):
get_service();
}
coend
7.下面是两个并发执行的进程。它们能正确运行吗？若不能请举例说明，并改正之。（5分）
parbegin
var X：integer;
process P1 process P2
var y，z：integer： var t,u：integer；
begin begin
x:=1； x:=0：
y:=0： t=0；
if x≥l then y:=y十1； if x≤l then t:=t+2；
z:=y； u:=t；
end； end；
parend.
不能正确运行，因为会导致结果的不确定性，例如：若先执行完P1再执行P2结果是：x=0y=1z=1t=2u=2。 若先执行P1到x：=1；然后一个中断去执行完P2再一个中断回来执行完P1结果是：x=0y=0z=0t=2u=2。
改正：
parbegin
var x：integer； var s：semaphore：=1；
process P1 process P2
var y,z：integer ; var ,tu：integer ;
begin begin
P(s)； P(s)；
x：=1； x：=0；
y：=0； t：=0；
if x>=1 then y：=y+1； if x<=1 then t：=t+2
V(s)； V(s)；
z：=y； u：=t；
end end
parend
8.九、在一个盒子里，混装了相等数量的黑棋子和白棋子，现要用自动分拣系统把黑棋子和白棋子分开，该系统由两个并发执行的进程P1和P2组成，其中进程P1专门拣黑子，进程P2专门拣白子。规定两个进程轮流拣子且每个进程每次只拣一个子。当一个进程在拣子时不允许另一个进程去拣子，并设P1先拣。请用P，V操作管理这两个并发进程，使其能正确实现上述功能。
semaphore s1=1,s2=0;
cobegin {
process P1
begin
repeat
P(s1);
拣黑子；
V（s2）;
until false;
end
process P2
begin
repeat
P(s2);
拣白子；
V（s1）;
until false;
end
}
coend
