李建偉版操作系統(tǒng)其次版習(xí)題 3 進(jìn)程同步與通信

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李建偉版實(shí)用操作系統(tǒng)其次版最新習(xí)題3進(jìn)程同步與通信

一、選擇題

題號(hào)12345678910答案ADDCBCABAA題號(hào)1112答案DC二、綜合題1、答：臨界資源也稱獨(dú)占資源、互斥資源，它是指某段時(shí)間內(nèi)只充許一個(gè)進(jìn)程使用的資源。譬如打印機(jī)等硬件資源，以及只能互斥使用的變量、表格、隊(duì)列等軟件資源。各個(gè)進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的、必需互斥執(zhí)行的程序代碼段稱為臨界區(qū)，各進(jìn)程中訪問(wèn)同一臨界資源的程序代碼段必需互斥執(zhí)行。

為防止兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū),可采用軟件解決方法或同步機(jī)構(gòu)來(lái)協(xié)調(diào)它們。但是,不管是軟件算法還是同步機(jī)構(gòu)都應(yīng)遵循下述準(zhǔn)則:

①空閑讓進(jìn)。②忙則等待。③有限等待。④讓權(quán)等待。

2、答：忙等待意味著一個(gè)進(jìn)程正在等待滿足一個(gè)沒(méi)有閑置處理器的嚴(yán)格循環(huán)的條件。由于只有一個(gè)CPU為多個(gè)進(jìn)程服務(wù)，因此這種等待浪費(fèi)了CPU的時(shí)鐘。

其他類型的等待：與忙等待需要占用處理器不同，另外一種等待則允許放棄處理器。如進(jìn)程阻塞自己并且等待在適合的時(shí)間被喚醒。忙等可以采用更為有效的方法來(lái)避免。例如：執(zhí)行請(qǐng)求（類似于中斷）機(jī)制以及PV信號(hào)量機(jī)制，均可避免“忙等待〞現(xiàn)象的發(fā)生。3、答：

在生產(chǎn)者—消費(fèi)者問(wèn)題中，Producer進(jìn)程中P（empty）和P(mutex)互換先后次序。先

執(zhí)行P(mutex)，假設(shè)成功，生產(chǎn)者進(jìn)程獲得對(duì)緩沖區(qū)的訪問(wèn)權(quán)，但假使此時(shí)緩沖池已滿，沒(méi)有空緩沖區(qū)可供其使用，后續(xù)的P（empty）原語(yǔ)沒(méi)有通過(guò)，Producer阻塞在信號(hào)量empty上,而此時(shí)mutex已被改為0，沒(méi)有恢復(fù)成初值1。切換到消費(fèi)者進(jìn)程后,Consumer進(jìn)程執(zhí)行P（full）成功，但其執(zhí)行P（mutex）時(shí)由于Producer正在訪問(wèn)緩沖區(qū)，所以不成功，阻塞在信號(hào)量mutex上。生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程兩者均無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行，相互等待對(duì)方釋放資源，會(huì)產(chǎn)生死鎖。

在生產(chǎn)者和消費(fèi)者進(jìn)程中，V操作的次序無(wú)關(guān)緊要，不會(huì)出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。4、答：

2

0

5、答：

設(shè)信號(hào)量sp用于控制對(duì)盤子的互斥操作，信號(hào)量sg1用于計(jì)數(shù)，表示盤子中的蘋果數(shù)目，信號(hào)量sg2用于計(jì)數(shù)，表示盤子中的桔子數(shù)目。Semaphoresp=1,sg1=0,sg2=0

3

dad(){

while(1)

{prepareanapple;p(sp);

putanappleontheplate;v(sg2);}}mom(){

while(1)

{prepareanorange;p(sp);

putanorangeontheplate;v(sg1);}}son(){

while(1){

p(sg1);

takeanorangefromtheplate;v(sp);

eattheorange;}}

daughter(){

while(1){

p(sg2);

takeanapplefromtheplate;v(sp);

eattheapple;}}

6、答：

此題是生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題的一個(gè)擴(kuò)展，P1是生產(chǎn)者，生產(chǎn)的產(chǎn)品分為兩種，P2、P3是消費(fèi)者，分別消費(fèi)這兩種產(chǎn)品。

（1）緩沖區(qū)是一互斥資源，每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入，所以設(shè)互斥信號(hào)量mutex，其初始值為1。

（2）P1、P2由于奇數(shù)的放置與取用而同步，設(shè)該信號(hào)量為odd，初始值為0；P1、P3由于偶數(shù)的放置與取用而同步，設(shè)該信號(hào)量為even，初始值為0,P1、P2、P3由于共享緩沖區(qū)，設(shè)同步信號(hào)量為empty,初始值為N。

4

semaphoremutex=1,odd=0,even=0,empty=Nmain()cobegin{ProcessP1while(true)

{number=produce();P(empty);P(mutex);put();V(mutex);

ifnumber%2==0V（even）;else

V（odd）;}

ProcessP2while(true){P(odd);P(mutex);getodd();V(mutex);V（empty）;countodd();}

ProcessP3while(true){P(even);P(mutex);geteven();V(mutex);V（empty）;counteven();}

}coend7、答：

Semaphoremax;//初始n+1，表示理發(fā)店可以容納的總?cè)藬?shù)Semaphorechair;//初始n，空閑的椅子

Semaphorebarber;//初始1，表示理發(fā)椅空閑Semaphorefinished;//初始0，表示一次理發(fā)終止Semaphoreready;//初始0，表示客人準(zhǔn)備就緒Customer:While(1){

wait(max);

5

wait(chair);wait(barber);signal(chair);signal(ready);…barbered…wait(finished);signal(max);}

Barber:While(1){

wait(ready);…barbering…signal(finished);signal(barber);}

8、答：

此題是生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題的變形。兩個(gè)生產(chǎn)車間為生產(chǎn)者進(jìn)程，分別生產(chǎn)A、B兩種配將；裝配車間為消費(fèi)者，把A、B兩種產(chǎn)品組裝成產(chǎn)品。F1和F2為容量是10的緩沖池，需互斥訪問(wèn)。

逐一分析此題中需要同步和互斥的地方，定義信號(hào)量及其初值：（1）mutex1用于貨架F1的互斥訪問(wèn)，初值為1；（2）mutex2用于貨架F2的互斥訪問(wèn)，初值為1；

（3）empty1和full1用于生產(chǎn)A零件車間和裝配車間之間的同步制約關(guān)系。F1最多可以放10個(gè)A零件，所以empty1為10；開(kāi)始時(shí)F1中沒(méi)有A零件，full1的初值為0。（4）empty2和full2用于生產(chǎn)B零件車間和裝配車間之間的同步制約關(guān)系。F2最多可以放10個(gè)A零件，所以empty2為10；開(kāi)始時(shí)F2中沒(méi)有B零件，full2的初值為0。A車間的工作過(guò)程的偽代碼描述為：while(1){

生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品A；P（empty1）；P（mutex1）;