【操作系统】快速做题向 信号量，PV操作解决进程同步问题，例题手写分析

题目：

有一老师负责管理纸和笔，另有A,B两组学生，A组学生每个都有笔，B组学生每个都有纸，但一个学生只要能得到其他一种材料就可以写信。有一个容量为N的盒子，每个空间可以装一支笔或一张纸。当盒子不满时时老师将随机放一种材料到盒子中。当盒子有学生所需材料时，允许一个学生从盒子中取出自己所需材料。试用信号量和ＰＶ操作描述他们的同步关系。

（1）定义信号量 paper表示纸的数量，pencil表示笔的数量,? empty表示空间数,? mutex用于实现多进程之间的互斥操作。则这四个信号paper，pencli，empty，mutex的初值为：

（2）补充填空1，2，3，4

process teacher( ) { 
      while(true) { 
         （1） 
         （2）   
       放一种材料到盒子里；
      if put(paper) 
        V(paper)
      else  
        V(pencil); 
      V(mutex);    
    } 
}

process student_i( ) { //A组有笔的同学进程
{ 
     （3）     //有笔的同学,期待纸
      P(mutex);           //进入临界区
         拿走材料；
     V(empty);     //唤醒保管员
     V(mutex);            //退出临界区
     写信；
}

process student_j( ) { //B组有纸的同学进程
{      
     （4）  //有纸的同学，期待笔
      P(mutex);           //进入临界区
       拿走材料
      V(manager);     //唤醒保管员
      V(mutex);            //退出临界区
      写信；
 } 

分析题目? 三个进程（有纸的取笔，有笔的拿纸，有空余时放笔或纸）

（1）先看第一小问，定义信号量 paper表示纸的数量，pencil表示笔的数量,? empty表示空间数,? mutex用于实现多进程之间的互斥操作。则这四个信号paper，pencli，empty，mutex的初值为：

这里问的是四个信号量的初值，首先回顾一下什么是信号量，以及信号量与PV操作的关系：

所以这些信号量会在后面与PV操作一起出现，实现并发，空间数empty依据题目可以知道应该是N，而mutex这个信号量的值应为1，因为mutex与PV操作结合，实现并发，比如当前没有进程访问临界资源（并发程序中共享变量所代表的资源，比如说当前纸张的数量，当前所占用的空间数，进程都可以访问，但互斥操作为的就是进程不能同时访问），当前某进程要访问，首先要使用P(mutex)，如果mutex是1，则说明可以继续进行，这个操作后mutex-1=0，之后，如果当前A进程正在访问，又有进程想访问资源，由于mutex=0，在实施一个P操作后mutex=-1<0，则后进入的B进程都必须等待，直到当前进程的完成了任务，进行了V操作，使得mutex=1。（上面描述得不严谨，大致是那个意思），paper，pencil=0，因为这些资源要等待老师放到空间里。

paper=0

pencil=0

empty=N

mutex=1

（2）