计算机操作系统习题及答案(4)

1、肈第4章进程同步与通信蒇1选择题莄1在操作系统中，p、V操作是一种_D_。蒃A.机器指令B.系统调用命令袇C.作业控制命令D.低级进程通信原语薆2假设信号量S的初值为2,当前值为-1，那么表示有_B_等待进程。螅A.0个B个羁C.2个D.3个袀3在直接通信方式中，系统提供两条通信原语进行发送和接收，其中Send原语中参数应是_C_O蚆 A.sender, messageB.sende, mailbox羂 C.receiver, messageD.receiver, mailbox蚃4下述那个选项不是管程的组成局部A o虿A.管程外过程调用管程内数据结构的说明螆B.管程内对数据结构进行操作的一组

2、过程莃C.局部于管程的共享数据说明肁D.对局部于管程的数据结构设置初值的语句莈5某通信方式通过共享存储区来实现，其属于_D_o螆A.消息通信B.低级通信螄C.管道通信D.高级通信袃6用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为C o蒁 祎C.1D.任意值膅7临界区是_B_。芀A. 一个缓冲区B. 一段程序腿C.一段共享数据区 D. 一个互斥资源羆8信箱通信是一种_D_通信方式。薅A.直接通信B.信号量羂C.低级通信D.间接通信羈9对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，假设mutex=O那么_A_。肆A.表示有一个进程进入临界区蚂B.表示没有进程进入临界区蒀C.表示有一个进程进入临界区，

3、另一个进程等待进入螇D.表示有两个进程进入临界区膆10对信号量S执行V操作后，下述选项正确的选项是_。肃A.当S小于等于0时唤醒一个阻塞进程膂B.当S小于0时唤醒一个阻塞进程螀C.当S小于等于0时唤醒一个就绪进程芅D.当S小于0时唤醒一个就绪进程蒄11在消息缓冲通信中，消息队列属于资源。蚀A.临界B.共享C.永久D.可剥夺蕿12在消息缓冲通信机制中，使用的临界资源是_D_O莅A.信箱B.消息队列中的某个缓冲区袅C.管道D.整个消息队列莂2 填空题芈1信号量的物理意义是：当信号量值大于0时表示可用资源的个数；当信号量值小于0时，其绝对值为等待该信号量的进程数。莅2如果信号量的当前值为-4，那么表

4、示系统中在该信号量上有 _4_个等待进程。芆3对于信号量可以做 p操作和V操作，p操作用于阻塞进程，V操作用于释放进程。程序中的 P和V操作 应谨慎使用，以保证其使用的正确性，否那么执行时可能发生死锁。螀4有m个进程共享同一临界资源，假设使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，那么信号量值的变化范 围是-m-1,1_。莁5管程由局部于管程资源对象的共享变量的说明、对管程对局部于管程的数据设置初始值的语句三局部组成蒅6访问临界资源的进程应该遵循的条件有：空闲让进、忙那么等待、有限等待和让权等待蒃7每个信箱可以包含信箱头和信箱体两局部。蒂8为了实现消息缓冲通信，在PCB中应增加的数据项有消息队列中

5、消息资源的信号量、对消息队列互斥操作的信号量和指向消息队列的指针。肀3 解答题薅1什么是临界资源？什么是临界区？对临界资源的访问有哪些原那么？袄答：一次仅允许一个进程使用的共享资源被称为临界资源。芃每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。袈对临界资源的访问原那么是：蚅空闲让进，如果有假设干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。芄忙那么等待，任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，那么其它所有试 图进入临界区的进程必须等待。蚁有限等待，进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。蚇让权等待，如果进程不能进入自己的临界区，那

6、么应让出CPU，防止进程出现“忙等现象。螅2请给出P、V操作的定义。如何用 P、V操作实现进程间的互斥？蚅解：P原语操作的动作是：莃 sem减1 ；蚀假设sem减1后仍大于或等于零，那么进程继续执行;袅假设sem减1后小于零，那么该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转进程调度。螂 V 原语操作的动作是：袁sem加1；葿假设相加结果大于零，那么进程继续执行；羄假设相加结果小于或等于零，那么从该信号的等待队列中唤醒一等待进程，然后再返回原进程继续执行或转进 程调度。膃由于用于互斥的信号量 sem与所有的并发进程有关，所以称之为公有信号量。公有信号量的值反映了公有资 源的数量。只要把临界区

7、置于P(sem)和V(sem)之间，即可实现进程间的互斥，sem的初值通常设置成1。薃使用 P、V 操作实现进程互斥时应该注意的是：芈每个程序中用户实现互斥的P、V 操作必须成对出现，先做 P 操作，进临界区，后做 V 操作，出临界区。假设有多个分支，要认真检查其成对性。芈P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。 薄互斥信号量的初值一般为1 。肁(3)请用 P、 V 操作写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的解？芁解：至多只允许四个哲学家同时进餐，以保证至少有一个哲学家能够进餐，最终总会释放出他所使用过的两 支筷子，从而可使更多的哲学家进餐。以下将 room

8、作为信号量，只允许 4 个哲学家同时进入餐厅就餐，这样就 能保证至少有一个哲学家可以就餐，而申请进入餐厅的哲学家进入room 的等待队列，根据 FIFO 的原那么，总会进入到餐厅就餐，因此不会出现饿死和死锁的现象。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);/ 请求进入房间进餐薈 wait(chopsticki);/ 请求左手边的筷子薃wait(chopstick(i+1)%5);请求右手边的筷子羂 ea

9、t();薇 signal(chopstick(i+1)%5); 释放右手边的筷子蚈signal(chopsticki);释放左手边的筷子羃signal(room);/退出房间释放信号量room莀薀蚈(此题有多种解法。)膆(4)高级进程通信方式有哪几类？各自如何实现进程间通信？袄答：高级进程通信方式可以分为三大类：共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统。賺在共享存储区系统中，进程通过共享内存中的存储区来实现通信。在消息传递系统中，进程间的数据交换以 消息为单位，程序员直接利用系统提供的一组通信命令(原语)来实现通信。管道是用于连接读进程和写进程以 实现它们之间通信的共享文件，向管道提供输入

10、的发送进程(即写进程)以字符流形式将大量的数据送入管道， 而接收管道输出的接收进程(即读进程)可以从管道中接收数据。薀(5)设有6个进程P1、P2、P3、P4、P5、P6,它们有如图3.5所示的并发关系。试用P、V操作实现这些进程间的同步。莂图3.5六个合作进程的并发关肄 cnd虿 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;蚂 V(d);芀 P4()罿P(c);芈P4;莄 V(e);芃 P5()聿P(d);莅P5;膅 V(f)；肂 P6()腿P(e);螅 P(f);薃 P6;袀 6 有一个单向行驶的公路桥，每次只允

11、许一辆汽车通过。当汽车到达桥头时，假设桥上无车，便可上桥；否那么需等待，直到桥上的汽车下桥为止。假设每一辆汽车为一个进程，请用P、V操作保证汽车按要求过桥。艿解：此题中使用一个信号量m 用于互斥过河，因为每次允许一辆汽车通过，所以 m 初值为 1。膆 semaphorem=1；芅 main蕿cobegi n荿 passi；薇 coend螃 passi蚂P m；葿 Passtheriver；螄 Vm；蒅蒁 passi 表示第 i 辆汽车。薈7有3个并发进程R、M、P,它们共享了一个可循环使用的缓冲区 B，缓冲区B共有n个单元。进程R 负责从输入设备读信息，每读一个字符后，把它存入到缓冲区B 的一

12、个单元中；进程 M 负责处理读入的字符；进程 P 负责把处理后的字符取出并打印输出。只有当缓冲区单元中的字符被进程P 取出后，才又可用来存放下一次读入的字符。请用 P、 V 操作为同步机制写出它们能正确并发执行的程序。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)肃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);蚄蚁蚀P()芈while(true)螄P(ma n_nu mber);肂 printachar;膈 V(buffer_number);肇袃蒃(8)在生产者-消费者问题中，如果对调生产者描述中的两个P操作会发生什么情况？如果对调生产者描述中的两个 V 操作的顺序又会发生什么情况？袀答：在生产者-消费者问题中，如果将两个P操作位置对调，都可能引起死锁。考虑系统中缓冲区全满前时，假设一生产者进程先执行了P(mutex) 操作并获得成功，当再执行 P(empty) 操作时，它

14、将因失败而进入阻塞状态， 它期待消费者执行 V(empty) 来唤醒自己。在此之前，它不可能执行 V(mutex) 操作，从而使企图通过 P(mutex) 进入 自己的临界区的其他生产者和所有的消费者进程全部进入阻塞状态，从而引起系统死锁。 类似地， 消费者进程假设先执行 P(mutex) ，后执行 P(full) ，同样可能造成死锁。袆 V(full) 和 V(mutex) 互换位置， 或者 V(empty) 和 V(mutcx) 互换位置， 那么不会引起死锁， 其影响只是使临界资源 的释放略为推迟一些。羃( 9) 一个快餐厅有4类职员：领班：接受顾客点菜；厨师：准备顾客的饭菜；打包工：将做

15、好的饭菜打包；出纳员：收款并提交食品。每个职员可被看作一个进程，试用一种同步机制写出能让四类职员正确并 发运行的程序。袄解：莈semaphoreS1=1; S1表示是否可以开始点菜衿semaphoreS2=0; S2表示是否可以开始做菜肃semaphoreS3=0; S3表示是否可以开始打包羁semaphoreS4=0; S4表示是否可以提交食品肀 mai n()蚈cobegi n肃LB ()；莂CS()；螂DBG ()；莇CNY()；膃coend螃 LB()艿while(true)膅芃顾客到达；膃 P(S1)；羁接受顾客点菜；膈V(S2);莃芀 CS()荿while(true)羇蒃 P(S2

16、);蚁准备顾客的饭菜；肁V(S3);螆螆 DBG()肂while(true)蕿蝿 P(S3);袆打包顾客的饭菜；芅V(S4);肃莀 CNY()螈while(true)蚆薁 P(S4);腿收款并提交食品；袈V(S1)；袃芃( 1 0)设公共汽车上，司机和售票员的活动分别如下：袈司机的活动：启动车辆：正常行车；到站停车。羈售票员的活动：关车门；售票；开车门。P、V操作实现它们的同芄在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用信号量和步。蚁解：羁sem aphores1=0;/s1表示是否允许司机启动汽车，其初值为0肇semap hores2=0;/s2表示是否允许售票员开门，其

17、初值为0蚅 mai n()蒂蚀cobegi n膈 driver。;肆 busma n();袀coend蒈膈 driver()膂while(true)薂芇 P(s1);芈启动车辆 ;薃正常行车 ;肀到站停车芀 V(s2);莈羄 busma n()螂while(true)聿蒇 关车门 ;莅 V(s1);膀售票 ;螈 P(s2);薇 开车门 ;螆上下乘客 ;羂袁( 1 1 )有一只铁笼子，每次只能放入一只动物，猎手向笼中放入老虎，农民向笼中放入猪，动物园等待取 笼中的老虎，饭店等待取笼中的猪，试用P、V操作实现猎手、农民、动物园和饭店的同步。蚇解：虿semaphorecage=1;/cage表示可用的铁笼子资源莀semaphorepig=0;/pig表示可用的猪资源莆semaphoretiger=0;/tiger表示可用的虎资源蒃 mai n()肀袇cobegi n肄 hun ter();薃