题目

某银行提供1个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下： cobegin ( process顾客i { 从取号机获得一个号码； 等待叫号； 获得服务； ) process营业员 ( while(TRUE) { 叫号； 为顾客服务； ) } }coend 请添加必要的信号量[1]和P、V（或wait()、signal()）操作，实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。

某银行提供1个服务窗口和10个供顾客等待的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下： cobegin { process顾客i { 从取号机获得一个号码； 等待叫号； 获得服务； } process营业员 { while(TRUE) { 叫号； 为顾客服务； } } }coend 请添加必要的信号量[1]和P、V（或wait()、signal()）操作，实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。

题目解答

答案

Semaphore seets =10;//表示空余座位数量的资源信号量，初值为10 Semaphore mutex = 1; //管理取号机的互斥信号量，初值为1，表示取号机空闲 Semaphore custom = 0; //表示顾客数量的资源信号量，初值为0 Process 顾客 { P(seets); //找个空座位 P(mutex); //在看看取号机是否空闲 从取号机取号; V(mutex) //放开那个取号机 V(custom); //取到号，告诉营业员有顾客 等待叫号; V(seets) //被叫号，离开座位 接受服务; } Process 营业员 { While(true) { P(custom); //看看有没有等待的顾客 叫号; 为顾客服务; } }

解析

考查要点：本题主要考查信号量的使用以及进程间的互斥与同步。需要根据题目描述的场景，设计合理的信号量并正确使用P、V操作，确保顾客和营业员的活动正确协调。

解题核心思路：

  1. 互斥问题：取号机每次仅允许一位顾客使用，需用互斥信号量控制。
  2. 资源管理：10个座位是有限资源，需用资源信号量控制座位占用。
  3. 同步问题：营业员需等待顾客取号后才能叫号服务，需用同步信号量实现生产者-消费者模型。

破题关键点：

  • 互斥信号量mutex控制取号机的独占使用。
  • **资源信号量seats控制座位数量，防止超卖。
  • **同步信号量custom实现营业员等待顾客的机制。

信号量设计

  1. seats（资源信号量）：表示空座位数量，初值为10。顾客到达时需先申请空座位。
  2. mutex（互斥信号量）：管理取号机的独占访问，初值为1。确保同一时间只有一个顾客使用取号机。
  3. custom（同步信号量）：表示顾客是否已取号等待服务，初值为0。顾客取号后通知营业员，营业员等待该信号。

进程行为分析

顾客进程

  1. 申请座位：P(seats)，若无空座位则阻塞。
  2. 独占取号机：P(mutex)，确保其他顾客无法同时使用。
  3. 取号并释放资源：取号后V(mutex)释放取号机，V(custom)通知营业员有顾客等待。
  4. 等待叫号：被叫号后V(seats)释放座位，开始服务。

营业员进程

  1. 等待顾客：P(custom)阻塞直到有顾客取号。
  2. 叫号并服务：依次为顾客服务，无需额外同步。