计算机操作系统-陆丽娜-课后答案第四章

1、练习题（四）I问答题试说明进程的互斥和同步两个概念，并说明它们之间的异同。答：进程互斥是解决进程间竞争关系（间接制约关系）的手段。它是 指一组并发进程中的一个或多个程序段，因共享同一临界资源时，任 何时刻不允许两个以上共享该资源的并发进程同时进入临界区。进程同步指的是两个或多个进程为了合作完成同一个任务，在执行速 度或某些确定的时序点上必须相互协调，即一个进程的执行依赖于另 一个进程一其合作伙伴的消息，当一个进程到达了某一确定点而没有 得到合作伙伴发来的“已完成某些操作”的消息时必须等待，直到该消 息到达被唤醒后，才能继续向前推进。进程同步与互斥相似之处是：进程的互斥实际上是进程同步的一种特

2、殊情况，即逐次使用互斥共享资源，也是对进程使用资源次序上的一 种协调。进程的互斥和同步统称为进程同步。进程同步与互斥的差别是：进程互斥是进程间共享资源的使用权，这 种竞争没有固定的必然联系，哪个进程竞争到资源的使用权，该资源 就归那个进程使用，直到它不再需要使用时才归还资源；而进程同步 则涉及共享资源的并发进程间有一种必然的联系，当进程必须同步 时，即使无进程在使用共享资源时，那么尚未得到同步消息的进程也 不能去使用该资源。进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什么原因引起的？请说 明下列活动分别属于哪种制约关系？（1）若干同学去图书馆借书；（2）两队举行篮球比赛；（3）流水线生产的各道工序；（

3、4）商品生产和社会消费。答：进程之间存在直接制约关系（进程间的同步）和间接制约关系（进 程间的互斥）。直接制约关系是指两个或多个进程为了合作完成同一 个任务，间接制约关系是指两个或多个进程为了竞争临界资源。（1）属于互斥关系（2）属于互斥关系（3）属于同步关系（4）属于同步关系什么是临界区和临界资源？对临界区管理的基本原则是什么？答：把一次只允许一个进程使用的资源称为临界资源。把每个进程中 访问临界资源的那段代码从概念上分离出来，将其称为临界区。即临 界区是指对临界资源实施操作的程序代码段。对临界区管理的原则是：互斥。如果某个进程在临界区内执行，则其它进程不能进入临界区。有空让进。如果没有进程

4、在其临界区内执行，则选择一进程（如有） 进入临界区。有限等待。当有若干个进程同时要求进入临界区时，应在有限时间内 使一个进程进入。什么是信号量？在信号量S上作P、V操作时，S的值发生变化, 当S0、S=0、S0时，其值表示系统中当前可用的某类资源数量；当s=o时，表示系统中当前已无某类资源可用；当s0时，其绝对值表示系统中因请求该类资源而被阻塞的进程数 量或登记排列在该信号量s队列之中等待的进程个数。请说明P、V操作的定义和作用？为什么它们均为不可分割的原 语操作？答：定义：设S为一个记录型数据结构，其中一个分量为整型量value ,另一个 分量为信号量队列queue, value通常是一个具

5、有非负初值的整型变 量，queue是一个初始状态为空的进程队列。信号量S的初值可定义 为0, 1或其它正整数，在系统初始化时确定。记录型信号量和P操作和V操作可表示成如下的数据结构和不可中 断的过程：void P(semaphore S)/* P 操作定义 */S. value/*把信号量值减1 */if (S.value 0)add this process to S.queue;block();void V(semaphore S)(/* V 操作定义 */S.value + +; /*把信号量值加1 */if (S.valuebuffer2-bufferlV(emptyl)V(empty

6、2)V(fiilll)P(empty2)-buffer2V(fiill2)考虑一个共有150个存储单元的系统，如下分配给三个进程,Pl最 大需求70,己占有25； P2最大需求60,己占有40； P3最大需求 60,己占有45o使用银行家算法，以确定下面的任何一个请求是否 安全。（1）P4进程到达，P4最大需求60,最初请求25个。（2）P4进程到达，P4最大需求60,最初请求35。如果安全，找 出安全序列；如果不安全，给出结果分配情况。答： 由于系统目前还有150-25-40-45=40个存储单元，P4进程到 达，把25个存储单元分给它。这时系统还余15个单元，可把15个 单元分给P3,它执

7、行完后会释放60个单元。于是可供P1 （还要45 个单元）、P2（20个单元）和P4（还要35个单元）任何一个执行。安全序 列有6个序列，分别为：P3, Pl, P2, P4 ;P3, Pl, P4, P2 ; P3, P2, Pl, P4 ;P3, P2, P4, Pl ;P3, P4, Pl, P2 ; P3, P4, P2, P1 ;（2）P4进程到达，P4最大需求60,最初请求35。如果把35个单元分 给P4,系统还余5个单元，不再能满足任一个进程的需求，系统进 入不安全状态。某一游览胜地，有一天然隧道，隧道内只允许一人通过。为使双 方游人都有机会，规定当同一方向经过一人后就交替地改变

8、方向，让 另一方游人通过，要想进入隧道的人在隧道口排队等待，试用信号量 与P、V操作编写游人到达隧道口，通过隧道并从另一端离开隧道口的程序。答：设隧道一边的信号量为S1和隧道另一边的信号量为S2,它们的 初值分别为：Sl=l； S2=0；隧道另边隧道边P(S1)过隧道V(S2)P(S2) 过隧道V(S1)有Pl、P2、P3三个进程共享一个表格F, P1对F只读不写，P2 对F只写不读，P3对F先读后写。进程可同时读F,但有进程写时, 其它进程不能读和写。用信号量和P、V操作编写三进程能正确工作 的程序。答：有Pl、P2、P3三个进程共享一个表格F, P1对F只读不写，P2对F 只写不读，P3对F先读后写。进程可同时读F,但有进程写时，其 他进程不能读和写。用信号量和P、V操作。s