？？？信号量的PV操作是如何定义的？试说明信号量的PV操作的物理意义。
参考答案：P（S）：将信号量S减1，若结果大于或等于0，则该进程继续执行；若结果小于0，则该进程被阻塞，并将其插入到该信号量的等待队列中，然后转去调度另一进程。
V（S）：将信号量S加1，若结果大于0，则该进程继续执行；若结果小于或等于0，则从该信号量的等待队列中移出一个进程，使其从阻塞状态变为就绪状态，并插入到就绪队列中，然后返回当前进程继续执行。
PV操作的物理含义：信号量S值的大小表示某类资源的数量。
当S>0时，其值表示当前可供分配的资源数目；当S<0时，其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。
每执行一次P操作，S值减1，表示请求分配一个资源，若S≥0，表示可以为进程分配资源，即允许进程进入其临界区；若S<0，表示已没有资源可供分配，申请资源的进程被阻塞，并插入S的等待队列中，S的绝对值表示等待队列中进程的数目，此时CPU将重新进行调度。
每执行一次V操作，S值加1，表示释放一个资源，若S>0，表示等待队列为空；若S≤0，则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程，于是唤醒其中一个进程，并将其插入就绪队列。
无论以上哪种情况，执行V操作的进程都可继续运行。
1、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：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P、V操作实现它们的同步。
设两个信号量S和C，初值为S＝0；C＝0；司机： L1：正常行车售票员： L2：售票到站停车 P（S）V（S）开车门P（C）关车门启动开车 V（C）GO TO L1 GO TO L22、请用PV操作实现他们之间的同步关系：（1）桌上一个盘子，只能放一只水果。
爸爸放苹果，妈妈放桔子，儿子只吃桔子，女儿只吃苹果。
（2）桌上一个盘子，只能放一只水果。
爸爸放苹果，妈妈放桔子，儿子吃桔子、苹果。
参考答案：第一步：确定进程4个进程Father（爸爸）、Mother（妈妈）、Son（儿子）、Daughter（女儿）Father进程：将苹果放入盘中Mother进程：●将桔子放入盘中Son进程：●从盘中取出桔子●吃桔子Daughter进程：●从盘中取出苹果●吃苹果第二步：确定进程的同步、互斥关系●同步：Father当盘中无水果时，才可以将苹果放入盘中●同步：Mother当盘中无水果时，才可以将桔子放入盘中●同步：Son当盘中有桔子时，才可以从盘中取出桔子●同步：Daughter当盘中有苹果时，才可以从盘中取出苹果第三步：设置信号量●盘中无水果，Sp，初值1●盘中有桔子，So，初值0●盘中有苹果，Sa，初值0第四步：用伪代码描述beginSp,So,Sa：semaphore;Sp :=1;So :=0;Sa :=0;cobeginFather ( );Mother ( );Son ( );Daughter ( );coend;end;process Father ( )beginL1: P（Sp）;将苹果放入盘中；V（Sa）;goto L1;end;process Mother ( )beginL2: P（Sp）;将桔子放入盘中；V（So）;goto L2;end;process Son ( )beginL3: P（So）;从盘中取出桔子；V（Sp）吃桔子；goto L3；end;process Daughter ( )beginL4: P（Sa）;从盘中取出苹果；V（Sp）吃苹果；goto L4；end;（2）第一步：确定进程3个进程Father（爸爸）、Mother（妈妈）、Son（儿子）Father进程：●将苹果放入盘中Mother进程：●将桔子放入盘中Son进程：●从盘中取出水果（桔子或苹果）●吃水果（桔子或苹果）第二步：确定进程的同步、互斥关系●同步：Father当盘中无水果时，才可以将苹果放入盘中●同步：Mother当盘中无水果时，才可以将桔子放入盘中●同步：Son当盘中有水果（桔子或苹果）时，才可以从盘中取出水果第三步：设置信号量●盘中无水果，empty，初值1●盘中有水果（桔子或苹果），full，初值0第四步：用伪代码描述beginempty, full：semaphore;empty:=1;full :=0;cobeginFather ( );Mother ( );Son ( );coend;end;process Father ( )beginL1: P（empty）;将苹果放入盘中；V（full）;goto L1;end;process Mother ( )beginL2: P（empty）;将桔子放入盘中；V（full）;goto L2;end;process Son ( )beginL3: P（full）;从盘中取出水果;V（empty）;吃水果;goto L3；end;3.某工厂有一个可以存放设备的仓库，总共可以存放10台设备。
生产的每一台设备都必须入库，销售部门可从仓库提出设备供应客户。
设备的入库和出库都必须借助运输工具。
现只有一台运输工具，每次只能运输一台设备。
请设计一个能协调工作的自动调度管理系统。
参考答案：第一步：确定进程可以为入库（Pin）和出库（Pout）各设置一个进程Pin进程：●生产了一台设备●使用运输工具入库Pout进程：●使用运输工具出库●提出设备供应客户第二步：确定进程的同步、互斥关系●同步：当仓库中有空余位置存放设备时，设备才可以入库●同步：当仓库中有存放的设备时，设备才可以出库●互斥：运输工具是临界资源，要互斥访问第三步：设置信号量●仓库中有空余位置数量，empty，初值10●仓库中有存放的设备数量，full，初值 0●为运输工具设置互斥信号量S，初值 1，表示当前可用第四步：用伪代码描述beginempty, full, S：semaphore;empty := 10;full := 0;S := 1;cobeginPin ();Pout ();coend;end;process Pin ( )beginL1: 生产了一台设备 ;P（empty）;P (S);使用运输工具入库;V （S）;V（full）;goto L1;end;process Pout ( )beginL2: P（full）;P (S);使用运输工具出库;V （S）;V（empty）;提出设备供应客户;goto L2;end;4、写者优先的“读者――写者”问题：1）共享读2）互斥写、读写互斥3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）wmutex:semaphore=1 //读者与写者之间、写者与写者之间互斥使用共享数据S：semaphore=1 //当至少有一个写者准备访问共享数据时，它可使后续的读者等待写完成S2：semaphor＝1 //阻塞第二个以后的等待读者readcount,writecount: semaphore = 0,0; //当前读者数量、写者数量mutex1 :semaphore = 1 //多个读者互斥使用readcountmutex2 :semaphore = 1 //多个写者互斥使用writecountCobegin:Reader: beginRepeatWait（S2）；wait(S);wait(mutex1)if readcount=0 then wait(wmutex);readcount++;signal (mutex1);signal(S);signal（S2）；reading…wait(mutex1);readcount--;if readcount=0 then signal(wmutex);signal(mutex1);until false;begin;writer: beginrepeat;wait(mutex2);if writecount=0 then wait(S);writecount++;signal （mutex2）;wait(wmutex);writing…signal(wmutex);wait(mutex2);writecount--;if writecount=0 then signal(S);signal （mutex2）;until false;end;coend;5、有一个仓库，可以存放A、B两种产品，但要求：①每次只能存入一种产品（A或B）；②A产品数量－B产品数量<M；③B产品数量－A产品数量<N；其中M、N是正整数，使用P、V操作描述产品A与产品B的入库过程。
Mutex,Sa,Sb: Semaphore;Mutex =1;Sa=M-1;Sb=N-1;CoBegin:Process PA:BeginLoop:P(Sa);P(Mutex);产品A入库；V(Mutex);V(Sb);Goto Loop;End;Process PB:BeginLoop:P(Sb);P(Mutex);产品B入库；V(Mutex);V(Sa);Goto Loop;End;CoEnd;5、进程A1、A2、……An1通过m个缓冲区向进程B1、B2……Bn2不断地发送消息。
发送和接收工作遵循如下规则：（1）每个发送进程一次发送一个消息，写入一个缓冲区，缓冲区大小等于消息长度；（2）对每一个消息，B1，B2，…，Bn都必须接收一次，读入各自的数据区内；（3）m个缓冲区都满时，发送进程等待；没有可读的消息时，接收进程等待。
解答：本题是生产者——消费者问题的一个变形，一组生产者A1，A2，…….An1和一组消费者B1，B2，……Bn2公用m个缓冲区，每个缓冲区只要写一次，但需要读n2次，因此，我们可以把这一组缓冲区看成n2组缓冲区，每个发送者需要同时写n2组缓冲区，而每一个接收者只需读它自己对应的那组缓冲区中的对应单元。
Mutex,empty[n2],full[n2]:semaphore;Mutex=1; //多进程互斥使用缓冲区empty[0,1,……n2]={m,m,……m};full[0,1,…..n2]={0,0,……0};int I;Cobegin:Process AiBegin:Loop:Int I;For ( I=0; I<n2; I++)P (empty[I]);P(Mutex);将消息放入缓冲区；v(Mutex);for( I=0; I <n2; I++)v(full[I]);Goto Loop;End;Process BiBegin:Loop:P (full[I]);P(Mutex);从消息缓冲区取出消息；v(Mutex);v(empty[I]);Goto Loop;End;CoEnd;6、理发师问题：一个理发店有N张沙发和一张理发椅，没有顾客要理发时，理发师便去睡觉；当一个顾客走进理发店时，如果所有的沙发都已被占用，他便离开理发店；否则，如果理发师正在为其他顾客理发，则该顾客就找一张空沙发坐下等待；如果理发师因无顾客正在睡觉，则由新到的顾客唤醒理发师为其理发。