計算機操作系統習題及答案(4)

1、肈第4章進程同步與通信蕆1選擇題莄1在操作系統中，p、V操作是一種_D_。蒃A.機器指令B.系統調用命令袇C.作業(yè)控制命令D.低級進程通信原語薆2假設信號量S的初值為2,當前值為-1，那么表示有_B_等待進程。螅A.0個B個羈C.2個D.3個袀3在直接通信方式中，系統提供兩條通信原語進行發(fā)送和接收，其中Send原語中參數應是_C_O蚆 A.sender, messageB.sende, mailbox羂 C.receiver, messageD.receiver, mailbox蚃4下述那個選項不是管程的組成局部A o蠆A.管程外過程調用管程內數據結構的說明螆B.管程內對數據結構進行操作的一組

2、過程莃C.局部于管程的共享數據說明肁D.對局部于管程的數據結構設置初值的語句莈5某通信方式通過共享存儲區(qū)來實現，其屬于_D_o螆A.消息通信B.低級通信螄C.管道通信D.高級通信袃6用P、V操作管理臨界區(qū)時，信號量的初值應定義為C o蒁 祎C.1D.任意值膅7臨界區(qū)是_B_。芀A. 一個緩沖區(qū)B. 一段程序腿C.一段共享數據區(qū) D. 一個互斥資源羆8信箱通信是一種_D_通信方式。薅A.直接通信B.信號量羂C.低級通信D.間接通信羈9對于兩個并發(fā)進程，設互斥信號量為mutex，假設mutex=O那么_A_。肆A.表示有一個進程進入臨界區(qū)螞B.表示沒有進程進入臨界區(qū)蒀C.表示有一個進程進入臨界區(qū)，

3、另一個進程等待進入螇D.表示有兩個進程進入臨界區(qū)膆10對信號量S執(zhí)行V操作后，下述選項正確的選項是_。肅A.當S小于等于0時喚醒一個阻塞進程膂B.當S小于0時喚醒一個阻塞進程螀C.當S小于等于0時喚醒一個就緒進程芅D.當S小于0時喚醒一個就緒進程蒄11在消息緩沖通信中，消息隊列屬于資源。蝕A.臨界B.共享C.永久D.可剝奪蕿12在消息緩沖通信機制中，使用的臨界資源是_D_O蒞A.信箱B.消息隊列中的某個緩沖區(qū)裊C.管道D.整個消息隊列莂2 填空題羋1信號量的物理意義是：當信號量值大于0時表示可用資源的個數；當信號量值小于0時，其絕對值為等待該信號量的進程數。蒞2如果信號量的當前值為-4，那么表

4、示系統中在該信號量上有 _4_個等待進程。芆3對于信號量可以做 p操作和V操作，p操作用于阻塞進程，V操作用于釋放進程。程序中的 P和V操作 應謹慎使用，以保證其使用的正確性，否那么執(zhí)行時可能發(fā)生死鎖。螀4有m個進程共享同一臨界資源，假設使用信號量機制實現對臨界資源的互斥訪問，那么信號量值的變化范 圍是-m-1,1_。莁5管程由局部于管程資源對象的共享變量的說明、對管程對局部于管程的數據設置初始值的語句三局部組成蒅6訪問臨界資源的進程應該遵循的條件有：空閑讓進、忙那么等待、有限等待和讓權等待蒃7每個信箱可以包含信箱頭和信箱體兩局部。蒂8為了實現消息緩沖通信，在PCB中應增加的數據項有消息隊列中

5、消息資源的信號量、對消息隊列互斥操作的信號量和指向消息隊列的指針。肀3 解答題薅1什么是臨界資源？什么是臨界區(qū)？對臨界資源的訪問有哪些原那么？襖答：一次僅允許一個進程使用的共享資源被稱為臨界資源。芃每個進程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)。袈對臨界資源的訪問原那么是：蚅空閑讓進，如果有假設干進程要求進入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個進程進入。芄忙那么等待，任何時候，處于臨界區(qū)內的進程不可多于一個。如已有進程進入自己的臨界區(qū)，那么其它所有試 圖進入臨界區(qū)的進程必須等待。蟻有限等待，進入臨界區(qū)的進程要在有限時間內退出，以便其它進程能及時進入自己的臨界區(qū)。蚇讓權等待，如果進程不能進入自己的臨界區(qū)，那

6、么應讓出CPU，防止進程出現“忙等現象。螅2請給出P、V操作的定義。如何用 P、V操作實現進程間的互斥？蚅解：P原語操作的動作是：莃 sem減1 ；蝕假設sem減1后仍大于或等于零，那么進程繼續(xù)執(zhí)行;裊假設sem減1后小于零，那么該進程被阻塞后進入與該信號相對應的隊列中，然后轉進程調度。螂 V 原語操作的動作是：袁sem加1；葿假設相加結果大于零，那么進程繼續(xù)執(zhí)行；羄假設相加結果小于或等于零，那么從該信號的等待隊列中喚醒一等待進程，然后再返回原進程繼續(xù)執(zhí)行或轉進 程調度。膃由于用于互斥的信號量 sem與所有的并發(fā)進程有關，所以稱之為公有信號量。公有信號量的值反映了公有資 源的數量。只要把臨界區(qū)

7、置于P(sem)和V(sem)之間，即可實現進程間的互斥，sem的初值通常設置成1。薃使用 P、V 操作實現進程互斥時應該注意的是：羋每個程序中用戶實現互斥的P、V 操作必須成對出現，先做 P 操作，進臨界區(qū)，后做 V 操作，出臨界區(qū)。假設有多個分支，要認真檢查其成對性。羋P、V操作應分別緊靠臨界區(qū)的頭尾部，臨界區(qū)的代碼應盡可能短，不能有死循環(huán)。 薄互斥信號量的初值一般為1 。肁(3)請用 P、 V 操作寫出一個不會出現死鎖的哲學家進餐問題的解？芁解：至多只允許四個哲學家同時進餐，以保證至少有一個哲學家能夠進餐，最終總會釋放出他所使用過的兩 支筷子，從而可使更多的哲學家進餐。以下將 room

8、作為信號量，只允許 4 個哲學家同時進入餐廳就餐，這樣就 能保證至少有一個哲學家可以就餐，而申請進入餐廳的哲學家進入room 的等待隊列，根據 FIFO 的原那么，總會進入到餐廳就餐，因此不會出現餓死和死鎖的現象。莈 semap horechopstick 5=1 ， 1， 1， 1， 1;羅 semaphoreroom=4;螃 voidphilosopher(inti)肀蒈 while(true)莆膀 think();蝿 wait(room);/ 請求進入房間進餐薈 wait(chopsticki);/ 請求左手邊的筷子薃wait(chopstick(i+1)%5);請求右手邊的筷子羂 ea

9、t();薇 signal(chopstick(i+1)%5); 釋放右手邊的筷子蚈signal(chopsticki);釋放左手邊的筷子羃signal(room);/退出房間釋放信號量room莀薀蚈(此題有多種解法。)膆(4)高級進程通信方式有哪幾類？各自如何實現進程間通信？襖答：高級進程通信方式可以分為三大類：共享存儲器系統、消息傳遞系統以及管道通信系統。賺在共享存儲區(qū)系統中，進程通過共享內存中的存儲區(qū)來實現通信。在消息傳遞系統中，進程間的數據交換以 消息為單位，程序員直接利用系統提供的一組通信命令(原語)來實現通信。管道是用于連接讀進程和寫進程以 實現它們之間通信的共享文件，向管道提供輸入

10、的發(fā)送進程(即寫進程)以字符流形式將大量的數據送入管道， 而接收管道輸出的接收進程(即讀進程)可以從管道中接收數據。薀(5)設有6個進程P1、P2、P3、P4、P5、P6,它們有如圖3.5所示的并發(fā)關系。試用P、V操作實現這些進程間的同步。莂圖3.5六個合作進程的并發(fā)關肄 cnd蠆 P1()螀P1;肅 V(a);蒂 V(b);螂 P2()衿P(a);蒆P2;芄 V(c);蒁 P3()罿P(b)；袇P3;螞 V(d);芀 P4()罿P(c);羋P4;莄 V(e);芃 P5()聿P(d);蒞P5;膅 V(f)；肂 P6()腿P(e);螅 P(f);薃 P6;袀 6 有一個單向行駛的公路橋，每次只允

11、許一輛汽車通過。當汽車到達橋頭時，假設橋上無車，便可上橋；否那么需等待，直到橋上的汽車下橋為止。假設每一輛汽車為一個進程，請用P、V操作保證汽車按要求過橋。艿解：此題中使用一個信號量m 用于互斥過河，因為每次允許一輛汽車通過，所以 m 初值為 1。膆 semaphorem=1；芅 main蕿cobegi n荿 passi；薇 coend螃 passi螞P m；葿 Passtheriver；螄 Vm；蒅蒁 passi 表示第 i 輛汽車。薈7有3個并發(fā)進程R、M、P,它們共享了一個可循環(huán)使用的緩沖區(qū) B，緩沖區(qū)B共有n個單元。進程R 負責從輸入設備讀信息，每讀一個字符后，把它存入到緩沖區(qū)B 的一

12、個單元中；進程 M 負責處理讀入的字符；進程 P 負責把處理后的字符取出并打印輸出。只有當緩沖區(qū)單元中的字符被進程P 取出后，才又可用來存放下一次讀入的字符。請用 P、 V 操作為同步機制寫出它們能正確并發(fā)執(zhí)行的程序。膅解： semaphorebuffer_number=n;袃 semaphorechar_number=0;膀 semaphoreman_number=0;薈 main()薆cobeg in蚅 R;M;P;芃 coend蚈 R()羇while(true)肅P(buffer_ nu mber);羂 readachartobuffer;螈 V(char_number);莈螄螁 M()

13、薄while(true)芀P(char_ nu mber);羈 manipulateachar;芅 V(man_number);蚄蟻蝕P()羋while(true)螄P(ma n_nu mber);肂 printachar;膈 V(buffer_number);肇袃蒃(8)在生產者-消費者問題中，如果對調生產者描述中的兩個P操作會發(fā)生什么情況？如果對調生產者描述中的兩個 V 操作的順序又會發(fā)生什么情況？袀答：在生產者-消費者問題中，如果將兩個P操作位置對調，都可能引起死鎖。考慮系統中緩沖區(qū)全滿前時，假設一生產者進程先執(zhí)行了P(mutex) 操作并獲得成功，當再執(zhí)行 P(empty) 操作時，它

14、將因失敗而進入阻塞狀態(tài)， 它期待消費者執(zhí)行 V(empty) 來喚醒自己。在此之前，它不可能執(zhí)行 V(mutex) 操作，從而使企圖通過 P(mutex) 進入 自己的臨界區(qū)的其他生產者和所有的消費者進程全部進入阻塞狀態(tài)，從而引起系統死鎖。 類似地， 消費者進程假設先執(zhí)行 P(mutex) ，后執(zhí)行 P(full) ，同樣可能造成死鎖。袆 V(full) 和 V(mutex) 互換位置， 或者 V(empty) 和 V(mutcx) 互換位置， 那么不會引起死鎖， 其影響只是使臨界資源 的釋放略為推遲一些。羃( 9) 一個快餐廳有4類職員：領班：接受顧客點菜；廚師：準備顧客的飯菜；打包工：將做

15、好的飯菜打包；出納員：收款并提交食品。每個職員可被看作一個進程，試用一種同步機制寫出能讓四類職員正確并 發(fā)運行的程序。襖解：莈semaphoreS1=1; S1表示是否可以開始點菜衿semaphoreS2=0; S2表示是否可以開始做菜肅semaphoreS3=0; S3表示是否可以開始打包羈semaphoreS4=0; S4表示是否可以提交食品肀 mai n()蚈cobegi n肅LB ()；莂CS()；螂DBG ()；莇CNY()；膃coend螃 LB()艿while(true)膅芃顧客到達；膃 P(S1)；羈接受顧客點菜；膈V(S2);莃芀 CS()荿while(true)羇蒃 P(S2

16、);蟻準備顧客的飯菜；肁V(S3);螆螆 DBG()肂while(true)蕿蝿 P(S3);袆打包顧客的飯菜；芅V(S4);肅莀 CNY()螈while(true)蚆薁 P(S4);腿收款并提交食品；袈V(S1)；袃芃( 1 0)設公共汽車上，司機和售票員的活動分別如下：袈司機的活動：啟動車輛：正常行車；到站停車。羈售票員的活動：關車門；售票；開車門。P、V操作實現它們的同芄在汽車不斷地到站、停車、行駛過程中，這兩個活動有什么同步關系？用信號量和步。蟻解：羈sem aphores1=0;/s1表示是否允許司機啟動汽車，其初值為0肇semap hores2=0;/s2表示是否允許售票員開門，其

17、初值為0蚅 mai n()蒂蝕cobegi n膈 driver。;肆 busma n();袀coend蒈膈 driver()膂while(true)薂芇 P(s1);羋啟動車輛 ;薃正常行車 ;肀到站停車芀 V(s2);莈羄 busma n()螂while(true)聿蕆 關車門 ;蒞 V(s1);膀售票 ;螈 P(s2);薇 開車門 ;螆上下乘客 ;羂袁( 1 1 )有一只鐵籠子，每次只能放入一只動物，獵手向籠中放入老虎，農民向籠中放入豬，動物園等待取 籠中的老虎，飯店等待取籠中的豬，試用P、V操作實現獵手、農民、動物園和飯店的同步。蚇解：蠆semaphorecage=1;/cage表示可用的鐵籠子資源莀semaphorepig=0;/pig表示可用的豬資源莆semaphoretiger=0;/tiger表示可用的虎資源蒃 mai n()肀袇cobegi n肄 hun ter();薃