并发处理 练习题

本文格式为Word版，下载可任意编辑——并发处理练习题并发处理练习题

一、单项选择题

1．任何两个并发进程之间存在着（）的关系。A．各自完全独立B．拥有共享变量C．必需互斥D．可能相互制约

2．并发进程执行的相对速度是（）。A．由进程的程序结构决定的B．由进程自己来控制的C．在进程被创立时确定的D．与进程调度策略有关的

3．并发进程执行时可能会出现“与时间有关的错误〞，这种错误是由于并发进程（）引起的。

A．使用共享资源B．执行的顺序性

C．要求计算时间的长短D．程序的长度

4．并发进程中与共享变量有关的程序段称为（）。A．共享子程序B．临界区C．管理区D．公共数据区

5．用来实现进程同步与互斥的PV操作实际上是由（）过程组成的。A．一个可被中断的B．一个不可被中断的C．两个可被中断的D.两个不可被中断的

6．进程从运行态变为等待态可能由于（）。A．执行了V操作B．执行了P操作C．时间片用完

D．有高优先级进程就绪

7．用PV操作管理互斥使用的资源时，信号量的初值应定义为（）。A．任意整数B．1C．OD．-1

8．现有n个具有相关临界区的并发进程，假使某进程调用P操作后变为等待状态，则调用P操作时信号量的值必定为（）。A．≤0

B．1C．n-1D．n

9．用PV操作管理临界区时把信号量的初值定义为1，现已有一个进程在临界区，但有n个进程在等待进人临界区，这时信号量的值为（）。A．-1B．1C．-nD．n

10．用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态应变成（）状态。A．执行B．就绪C．运行D．收容

11．有一共享文件可供n个并发进程使用，但限制最多m个进程（n≥m≥1）可同时读文件，用PV操作进行管理时其信号量的初值应当为（）。A．nB．mC．n-mD．1

12．当一个任务需要若干进程协同完成时，进程之间需要交换一定数量的信息，把这种信息交换称为（）。A．进程唤醒B．进程通信C．进程互斥D．进程同步

13．进程间采用信箱通信方式时，send原语把发送者的信件存放到（）中。A．信箱

B．消息缓冲区C．接收者的PCBD．指定的工作区

14．采用信箱方式进行通信的系统中，信箱是一种（）资源。A．可共享的硬件B．不可共享的硬件C．可共享的软件D．不可共享的软件15．使用PV操作后，（）系统死锁。A．能检测B．能解除C．仍可能出现D．不会出现

16．系统出现死锁时一定同时保持了四个必要条件，对资源采用按序分派算法后可破坏其中的（）条件。A．互斥

B．占有且等待C．可抢占资源D．循环等待

17．资源的静态分派算法在解决死锁问题中是用于（）死锁。A．防止B．避免C．检测D．解除

18．在探讨死锁问题时，采用银行家算法分派资源可以（）死锁。A．防止B．避免C．检测D．解除二、多项选择题

1．有关并发进程的以下表达中，（）是正确的。A．任何时刻允大量个进程在同一CPU上运行B．进程执行的速度完全由进程自己控制

C．并发进程在访问共享资源时可能出现与时间有关的错误D．同步是指并发进程中存在的一种制约关系E．各自独立的并发进程在执行时不会相互影响

2．一个正在运行的进程调用P(s)后，若S的值为（），则该进程可以继续运行。A．S＞0B．S＜0C．S≠0D．S≥0E．S≤0

3．要实现进程A与进程B之间的通信，则必需（）。A．由进程A或进程B组织好信件

B．由send原语根据进程A或进程B的要求组织信件C．由发送进程来调用send原语把信件存人信箱

D．当信箱未满时才可存人信件，否则将使发送信件进程成为“等信件〞状态E．由接收信件的进程设置信箱4．死锁的发生与（）有关。

A．若干个进程需求的资源数大于系统拥有的资源数B．系统采用的资源分派策略C．并发进程的执行速度D．不恰当的PV操作E．资源的互斥使用

三、判断题（根据题意回复是或否）

1．有交往的并发进程一定共享某些资源。（）

2．假使不能控制并发进程执行的相对速度，则它们在共享资源时一定会出现与时间有关的错误。（）

3．IV操作不仅可用来实现进程的同步与互斥，而且可以防止系统死锁。（）4．并发进程的执行结果只取决于进程本身，不受外界影响。（）

5．多道程序设计必然导致进程的并发执行。（）

6．银行家算法是在保证至少有一个进程能得到所需的全部资源的前提下进行资源分派的。（）

7．只要能保证共享资源的互斥使用，就不会引起系统的死锁。（）

8．任何一个进程在申请新资源前总是先归还已得到的资源，则系统不会死锁。（）四、填空题

1．一个进程独占处理器顺序执行时具有_______和_______两个特性。2．把一组可同时执行的进程称为_______进程。

3．有交往的并发进程在竞争共享资源时会出现_______错误。

4．把并发进程中涉及到对共享变量进行访问的程序段称为_______。

5．用PV操作管理相关临界区时，任何一个进程要进人自己的临界区前应调用_______、操作，退出临界区时应调用_______操作。

6．系统中存在多个进程时，这些进程对共享资源的使用存在着不同的相互制约关系，制约关系可归结为两种，一种是_______关系，另一种是_______关系。7．用PV操作实现进程同步时，进程应调用_______操作来检测自己等待的消息是否到达，调用_______操作则可唤醒一个等待消息的进程。

8．假使在一个取负值的信号量上调用P操作，则将使该进程变为_______状态，而调用V操作将使一个等待资源的进程成为_______状态。

9．有一资源可供n个进程共享，但限制它们只能互斥使用，若采用PV操作来管理则信号量的初值应定义为_______，可能出现的信号量的最小值为_______。

10．若信号量S的初值定义为10，则在S上调用了18次P操作和15次V操作后S的值应当为_______。

11．若进程间利用信箱进行通信，则操作系统应当设计两个基本通信原语是_______原语和_______原语。

12．实现进程通信的send原语的功能是把_______送到指定的_______中。

13．系统出现死锁一定同时保持了_______、占有且等待资源、非抢夺式资源和_______四个必要条件。

14．解决系统死锁问题时经常采用_______、_______、和死锁检测三种方法。

15．采用适当的资源分派策略来破坏出现死锁的必要条件，从而达到不使死锁发生的目的，这种方法称为死锁的_______。

16．防止死锁发生的资源分派策略有_______、_______、_______。

17．假使操作系统不能保证所有的进程在有限时间内得到所需要的全部资源，则说系统处于_______状态，这种状态可能引起死锁。

18．_______资源分派策略能避免系统出现死锁。

19．银行家算法是在能确保系统处于_______状态时才把资源分派给申请者。20．适合于采用剥夺式分派的资源目前只有_______和_______两种。

21．采用按序分派资源的策略能破坏形成死锁的四个必要条件中的_______条件。22．_______资源分派策略能破坏“占有并等待资源〞的条件。五、问答题

1．解释进程的顺序性和并发性。2．兄弟俩共用一个账号，他们都可以用该账号到任何一家联网的银行自动存款或取款。假定银行的服务系统有“存款〞和“取款〞两个并发进程组成，且规定每次的存款额和取款额总是为100元。若进ProcessTAKEm2：Integer;beginm2：＝amount；程结构如下：beginamount：integer；amount：＝0；cobeginProcessSAVEm1：integer;beginm1：＝amount;m1：＝m1＋100；amount：＝m1end；

请回复以下问题：

m2：＝m2-100；amount：＝m2end；coend；end；（1）你估计该系统工作时会出现怎样的错误？为什么？

（2）若哥哥先存了两次钱，但在第三次存钱时弟弟却正在取钱，则该账号上可能出现的余额为多少？正确的余额应当为多少？

（3）为保证系统的安全，若用PV操作来管理，应怎样定义信号量及其初值？解释信号量的作用。（4）在程序的适当位置加上P操作和V操作，使其能正确工作。

3．在公共汽车上，司机和售票员的工作流程如下：

为保证乘客的安全，司机和售票员应密切协同协调工作。假定初始状态为：车辆正在起点站停着车、开着门，等待第一批乘客。当发车时间到，售票员关好车门后司机可以启动车辆。若用PV操作来实现司机与售票员之间的协调工作，请回复以下问题：（1）司机与售票员之间的关系是同步还是互斥？解释之。（2）用PV操作来管理时应定义几个信号量？初值为多少？

（3）请在司机与售票员的工作流程中填上适当的P操作和V操作，使他们能安全、协调地工作。

4．假定有一个可以存放n封信的公用信箱，请用PV操作来实现进程通信。

5．假定某系统有同类资源m个，可被n个进程共享，请问每个进程最多可以申请多少个资源能保证系统一定不会发生死锁？

6．某系统有A、B、C、D四类资源可供五个进程P1、P2、P3、P4、P5共享。系统对这四类资源的拥有量为:A类3个、B类14个、C类12个、D类12个。进程对资源的需求和分派状况如下：

按银行家算法回复以下问题：

（1）现在系统中的各类资源还剩余多少？（2）现在系统是否处于安全状态？为什么？

（3）假使现在进程P2提出需要A类资源0个、B类资源4个、C类资源2个和D类资源0个，系统能否去满足它的请求？

7．若对资源采取按序分派策略，则系统一定不会死锁，试证明之。

8．进程的并发执行可以提高计算机系统的工作效率，但必需对它们进行管理。请总结对并发进程应进行哪些管理。

并发处理习题答案

一、单项选择题

1．D2．D3．A4．B5．D6．B7．B8．A9．C10．B11．B12．B13．A14．C15．C16．D17．A18.B二、多项选择题

1．[分析]任何一台CPU在每一时刻只能解释执行一条指令，因而，不可能在同一时刻为多个进程服务。进程可同时执行的含义是一个进程的工作没有全部完成之前另一进程就可开始工作。所以，实际上多个进程是轮番占用CPU运行的。终究哪个进程能占用处理器不仅与进程自身有关，且受外界因素的影响；当多个进程竞争CPU时，必需由进程调度来决定当前哪个进程可以占用CPU；故每个进程都是走走停停的，进程执行的速度不能完全由进程自己来控制。

并发进程相互之间可能是无关的，即它们是各自独立的，这些进程中每一个进程的执行既不依靠于其它进程也不会影响其它进程的执行。但是，有些并发进程需使用共享资源，为保证进程执行的正确性，对共享资源的使用必需加以限制。同步就是并发进程中的一种制约关系，一个进程能否使用共享资源取决于其它进程的消息，只有指定的消息到达才可使用共享资源。假使无约束地使用共享资源，则可能出现多个进程交替地访问共享资源，于是就可能会出现与时间有关的错误。故此题的答案为C、D、E。[题解]C、D、E。

2．[分析]根据P操作的定义，当调用P操作时,P操作把信号量S减去1，若结果小于0则调用者将等待信号量，否则可继续运行。因而，若调用P(S）后S的值为＞=0则进程可以继续运行，故应选择A和D。要注意不能选择C，因S0包含了S＞0和S＜0，当S＜0时进程将成为等待状态而不能运行。[题解]A，D。

3．[题解]A，C，E。

4．[题解]A，B，C，D，E。三、判断题1．[题解]是。2．［分析］如果不控制并发进程执行的相对速度，则它们在共享资源时可能会出现两种情况：一种是并发进程交替使用共享资源，这样就可能会发生与时间有关的错误；另一种是并发执行的速度没有致使它们交替使用共享资源，这时就不会出现与时间有关的错误。因而，本题的结论“一定会出现与时间有关的错误”是不对的。[题解]否。

3．[分析]所谓防止死锁是指采用了某种方法后系统一定不会发生死锁。但是，使用PV操作不一定能防止死锁，教材中的五个哲学家问题就是例证。所以,PV操作可以防止死锁的说法是错误的。[题解］否。

4.［分析]如果一个进程单独执行时，那么执行结果只取决于进程本身，不受外界影响。但多个进程并发执行时，无论是进程本身的原因还是外界的因素都会影响到进程的执行速度。如果并发进程有共享变量且其执行速度造成了它们交替访问共享变量，那么进程的执行结果可能不惟一。故本题的阐述不确切。[题解］否。5．[题解］是。

6．[题解]是。

7．[分析］限制共享资源互斥使用后仍可能引起系统死锁，可举例说明。例如，教材中五个哲学家问题，采用了PV操作来保证共享资源的互斥使用，但还是发生了循环等待，且这种等待永远不能结束，引起了死锁。所以，资源的互斥使用不能保证系统不会死锁。[题解]否。

8.[分析]若任何一个进程在申请新资源前总是先归还已得到的资源，则任何进程都不会发生“占有且等待资源”的情况。也就是说，这种资源分配策略能破坏形成死锁的四个必要条件中的第二个条件，故可防止死锁。［题解］是。四、填空题

1．封闭性，可再现性2．并发进程3．与时间有关的4．临界区5．P,V

6．竞争（或互斥），协作（或同步）7．P,V

8．等待信号量，就绪

9．[分析］因规定该资源只能互斥使用，因而信号量的初值应定义为1。当n个进程各调用一次P操作时将使信号量的值为最小。[题解]1，(1-n）或-(n-1)。

10．[分析]由于初值为10，因而调用了18次P操作后的值为（l0-18）=-8。再调用15次V操作的话则信号量的值为（－8＋15）=7。「题解」7。

11．send（或发送），receive（或接收）12．发送者的信件，信箱

13．互斥使用资源，循环等待资源14死锁防止，死锁避免15．防止

16．静态分配，按序分配，剥夺式分配17．不安全18．银行家19．安全

20．处理器，主存储器21．循环等待资源22．静态五、问答题

1．[题解]进程的顺序性是指进程在顺序的处理器上的执行是严格按序的，只有在前一个操作结束后才能开始后继操作。

进程并发性是指一组进程可以轮流占用处理器，一个进程的工作没有全部完成之前，另一个进程就可开始工作。把这样的一组进程看做是同时执行的，把可同时执行的进程称为并发进程。所以，进程的顺序性是对每个进程而言的，进程的并发性是对一组具有顺序性的进程而言的。一组进程并发执行时各进程轮流占用处理器交替执行，占用处理器的进程按各自确定的顺序

依次执行指令。2．［分析]由于“存款”和“取款”两个并发进程使用了共享变量amount，在进程中没有对共享变量的使用加以限制，因而当两个进程交叉访问共享变量时可能会出现与时间有关的错误。

因amount的初值为“0”，故当哥哥先存了两次钱后，amount的值应该为200（每次存人100元）。之后，哥哥和弟弟各自调用SAVE和TAKE进行存款和取款，使两个进程同时执行。它们并发执行时可能有如下两种情况：

（1）进程在临界区执行没有被打断。此时若哥哥先执行了m1:=amount；m1:=m1＋100；amount:=m1；则amount的值为300。然后，由弟弟执行m2:=amount；m2:=m2-100；amount:=m2；则弟弟从300元中取走了100元使amount的值保持为200。如果弟弟先执行，则弟弟将从已有的200元存款中取出100元使amount的值成为100。然后，哥哥再执行存人100元的工作而使amount的值仍为200。可见，无论是哥哥先执行存款还是弟弟先执行取款，只要各自在临界区的工作没有间断，则均使amount保持正确值。

（2）两个进程在临界区交替执行。此时可能哥哥先执行了m1:=amount，但还没有执行后继操作时弟弟调用的TAKE进程占用处理器执行了m2:=amount，那么，m1和m2都取到了相同的值200。同样地，若两个进程先后执行了m2:=amount和m1:=amount，则m1和m2也都取到相同的值200。随后，两个进程并发执行时将使m1=300，m2=100。如果SAVE进程先执行amount:=m1，TAKE进程后执行amount:=m2，则amount的终值为100。如果TAKE进程先执行amount:=m2，SAVE进程后执行amount:=m1，则amount的终值为300。

可见，进程并发执行时该账号上可能出现的余额为100元，200元，300元，正确的余额数应该为200元。之所以会出现错误是由于没有限制进程互斥地进入相关临界区执行，为保证系统的安全，可用PV操作实现互斥。用PV操作管理时只需定义一个互斥信号量，其初值为“1”，用以限制每次只有一个进程可以进入临界区执行。

[题解]（1）系统工作时会出现与时间有关的错误，这是因为并发进程中没有对共享变量amount的使用加以限制，进程交叉访问amount时就会出错。

（2）账号上可能出现的余额为100元或200元或300元，正确的余额应该为200元。（3）用PV操作管理时可定义一个信号量S,S的初值为1，信号量S用于限制进程互斥地进入相关临界区执行。

（4）使用PV操作管理后能保证正确并发执行的进程结构如下：begin

amount:integer;s:semaphore;amount:=0;s:=1;cobegin

ProcessSAVEm1:integer;beginP(S);

m1:=amount;m1:=m1+100;amount:=m1;V(S)end;

ProcessTAKEm2:integer;beginP(S);

m2:=amount;m2:=m2-100;amount:=m2;V(S)end;coend:end;

3.[分析]司机与售票员的协作关系应该是：当售票员关好车门后司机才能启动车辆；当司机每到一站停车后售票员才能开车门让乘客上、下车。因此，他们之间应互通消息；车门是否已经关好？车是否已经到站停车？显然两者之间应该同步。用PV操作管理时应该定义两个信号量S1和S2分别表示两种不同的消息。

假定S1表示车门是否关好，当S1=1时表示车门已经关好，当S1=0时表示车门还开着。由于初始状态为开着门，故S1的初值应该为“0”。S2表示车是否驶到下一站点，当S2=1时表示车已经行驶到站且停车，当S2=0时表示车尚未到下一站。由于初始状态为车辆还在始发站尚未起步，因而S2的初值应该为“0”，表示车辆尚未行驶到下一个站点。

为了使司机和售票员能安全协调地工作，当发车时间到，售票员关车门后应调用V（S1）把车门已关好的消息发送出去；司机在启动车辆前应调用P（S1）来测试车门是否关好，当车门关好的消息到达时就可启动车辆，然后正常行驶直到下一站后停车；当车辆到站后司机应调用V（S2）把车已到站的消息发送出去；售票员每次开车门前都要调用P（S2）来测试是否已到站停车，当已到站停车的消息到达时就可开车门让乘客上、下车；然后关好车门，再通过V（S1）把车门已关好的消息再次发送出去，司机得到消息后又可启动车辆行驶。用PV操作实现了司机与售票员之间的协调工作，保证了车辆的行驶安全。

［题解]（1）司机与售票员之间应该同步。为了保证乘客安全，仅当售票员关好车门后司机才能启动车辆，也只有在车辆到站停稳后售票员才能开车门。因而，他们之间必须互通消息。

（2）用PV操作管理时应区分两种不同的消息，故应定义两个信号量S1和S2。S1表示车门是否关好石2表示车是否已到站停车。由于初始状态为车尚未始发、开着门，故S1和S2的初值均为“0”。

（3）用PV操作来协调司机与售票员的工作时，可把他们的工作流程修改如下：

4．[分析]首先要注意的是用PV操作实现进程通信与用通信机制实现进程通信是有区别的。利用通信机制实现进程通信需要两条基本的通信原语：send原语和receive原语。利用PV操作实现进程通信不需要通信原语，把公用信箱看做是一个可共享的缓冲区，发送进程可往缓冲区中存信件，接收进程可从中取信件。若把信件看做是物品的话，则相当于生产者（发送进程）生产了一件物品（组织一封信件）将其存人可共享的缓冲区（信箱）供消费者（接收进程）取出物品（信件）消费（处理信件）。于是，用PV操作管理共享信箱实现进程通信实际上就是生产者／消费者问题。

假定发送进程只要测试到信箱中没有放满信件就可把组织好的信件放人信箱中；接收进程只要测试到信箱中有信就可从中取出一封信件；系统中共有m个发送进程，r个接收进程。那么，发送进程与接收进程之间必须互通消息：信箱中是否可以存信件和信箱中是否有信件。

显然应定义两个信号量SP和SG：SP表示是否可以把信件存人信箱，由于信箱的容量为可存放n封信，因而SP的初值应当为n；

SG表示信箱中是否有信件，初始化时信箱中无信件，故SG的初值应当为0。

由于m个发送进程可能都要向信箱中存信件，r个接收进程可能都要从信箱中取信件，为防止信件的丢失和重复取信件，因而必需再定义指示存信和取信位置的指针以及互斥使用指针的信号量，具体定义如下：

k——指示信箱中可存放信件的位置；t——指示可从信箱中取信的位置；

S1——限制m个发送进程互斥使用指针k存放信件的信号量，初值为1；S2——限制r个接收进程互斥使用指针t从信箱中取信件的信号量，初值为1。

于是，任一个发送进程组织好信件后只要测试到信箱中尚未存满信件（调用P（SP）测试）且无进程在使用指针k（调用P（S1）测试）时就可把信件存人指针k所指示的位置，信件存人后修改指针k使它指向下一个可存信件的位置，且归还指针k的使用权（调用V（S1))和把信箱中增加一封信件的消息发送出去（调用V（SG))。任一个接收进程在测试到信箱中有信件（调用P（SG))且无进程在使用指针t（调用P（S2))时就可从指针t指示的位置取出一封信件，取出信件后修改指针t使它指向下一个可取信件的位置，且归还指针t的使用权（调用V（S2))和把信箱中增加了一个可存信件位置的消息发送出去（调用V（SP))。[题解]用PV操作管理公用信箱实现进程通信时发送进程和接收进程可如下并发工作：begin

B：array［0?（n-1）]ofinteger；k,t:integer；

S1，S2，SP，SG：Semaphore；k：＝0；t：＝0；

S1：＝1；S2：＝1；SP：＝n；SG：＝0；cobegin

ProcessPuti（i＝1，2，?m）begin

组织一封信件；P（SP）；P（S1）；

B[k]：=信件；

k：=（k＋1）modn；V（S1）；V（SG）end；

ProcessGetj（j=1，2，?r）begin

P（SG）；P（S2）；

从B[t]中取一封信；t：=(t+1）modn；V（S2）；V（SP）；

处理信件end；coend；end；

5．[分析]此题要求限制进程申请的资源数来确保系统的安全，若要使系统不发生死锁则应保证系统处于“安全状态〞，即要保证所有的进程能在有限的时间里得到所需的资源。我们可以假设允许每个进程最多可以申请x个资源（1=＜x=＜m）那么，最坏的状况是每个进程都已得到了（x—1）个资源，现均要申请最终一个资源。因而，只要系统至少还有一个资源就可使其中一个或几个进程得到所需的全部资源，在它们执行终止后归还的资源又可供其它进程使用，故不可能发生死锁。也就是说，只要不等式n（x—1）＋1=＜m成立，则系统一定不会发生死锁。

[题解]假设每个进程最多可以申请X个资源，为保证系统不发生死锁，应当使以下不等式成立：

n（x-1）＋1=＜m

解上述不等式nx=＜n＋m-1x=＜1＋(m-1)/n于是可得到：

当m=＜n时x=1

当m＞n时x=1+(m-1)/n

[探讨］在实际的系统中每个进程需要多少个资源是由进程自己决定的，不能人为地去限制它。但是，假使在设计系统时能预计到并发进程申请资源量的状况，则可用上述方法来预计系统的安全性。只要系统拥有的资源数、可能并发执行的进程数、每个进程所需资源量之间的关系符合上述关系，则不必受资源分派策略的限制，只要有空闲资源就可分派给申请者，系统不会出现死锁现象。

6．[分析]银行家算法是在保证至少有一个进程能得到所需的全部资源的前提下进行资源分派的。当进程请求分派资源时，银行家算法总是测试该进程对资源的尚需量，仅当系统的资源不少于它的尚需量时才会根据该进程当前的申请把资源分派给它。这样，可保证所有的进程在有限的时

间内能得到所需的全部资源，确保系统处于安全状态。

此题共有A、B、C、D四类资源，系统对这四类资源的拥有量为：A类3个、B类14个、C类12个、D类12个，可以把它记为（3，14，12，12）。根据五个进程对资源的需求和分派状况可知它们已占资源总数为（2，9，10，12），因而现在系统中各类资源的剩余量为（1，5，2，0）。每个进程对资源的尚需量为：进程P1尚需（0，0，0，0）进程P2尚需（0，7，5，0）进程P3尚需（1，0，0，2）进程P4尚需（0，0，2，0）进程P5尚需（0，6，4，2）

现在来测试系统是否处于安全状态。由于进程P1已经得到了所需的全部资源，它在执行中不再会申请资源，因而可把资源先分派给进程P4，然后再依次分派给进程P2、P3、P5，使每个进程都在有限时间里能得到各自所需的全部资源，故系统处于安全状态。

但是，假使当前进程P2先提出需要资源（0，4，2，0