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1、习题三习题三同步、通信与死锁同步、通信与死锁一、单项选择题一、单项选择题1、在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为 。A.顺序程序B. 多道程序C.并发程序D. 并行程序2、进程间的基本关系为 。A.相互独立与相互制约B. 同步与互斥C.并行执行与资源共享D. 信息传递与信息缓冲3、两个进程合作完成一个任务，在并发执行中，一个进程要等待其合作伙伴发来信息，或者建立某个条件后再向前执行，这种关系是进程间的关系。A.同步B. 互斥C.竞争D. 合作4、在一段时间内，只允许一个进程访问的资源称为 。A. 共享资源B. 临界区C. 临界资源D. 共享区5、在操作系统中，对信号量S 的 P 原语
2、操作定义中，使进程进入相应阻塞队列等待的条件是 。A. S0B. S=0C. S0D. S 06、信号量 S 的初值为 8，在 S 上执行了 10 次 P 操作，6 次 V 操作后，S 的值为 。A10B8C6D47、临界区是指( )。A. 并发进程中用于实现进程互斥的程序段B并发进程中用于实现进程同步的程序段C并发进程中用户实现进程通信的程序段D并发进程中与共享变量有关的程序段8、以下对线程的描述中，()是错误的。A不同的线程可执行相同的程序 B线程是资源的分配单位C线程是调度和执行单位 D同一进程中的线程可共享该进程的主存空间9、P, V操作是10、假设 P, V操作的信号量 S 初值为
3、2，当前值为-1，则表示有等待进程。 A. 0 个 B. 1 个 C. 2 个 D. 3 个11、 是一种只能进行P 操作和 V 操作的特殊变量12、下面的表达中正确的选项是 。A.操作系统的一个重要概念是进程，因此不同进程所执行的代码也一定不同B.为了防止发生进程死锁，各进程只能逐个申请资源C.操作系统用 PCB 管理进程，用户进程可以从PCB 中读出与本身运行状况有关的信息13、对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，假设 mutex=0，则 C.表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入14、发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以破坏这四个必要条件，但破坏条件是不太实际的
4、。A互斥B不可抢占C部分分配D循环等待15、资源的按序分配策略可以破坏条件。A互斥使用资源B占有且等待资源C非抢夺资源D循环等待资源16、在的情况下，系统出现死锁。A电脑系统发生了重大故障B有多个封锁的进程同时存在C假设干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放己占有的资源D资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数17、银行家算法是一种算法。A死锁解除B死锁防止C死锁预防D死锁检测18、某系统中有 3 个并发进程，都需要同类资源4 个，试问该系统不会发生死锁的最少资源数是 。A9B10C11D1219、信箱通信是一种通信方式。20、并发进程失去了封闭性是指()。A多个相对独立
5、的进程以各自的速度向前推进B并发进程的执行结果与速度无关C并发进程执行时，在不同时刻发生的错误D并发进程共享变量，其执行结果与速度有关二、填空题二、填空题1、假设一个进程已进入临界区，其他欲进入临界区的进程必须。2、用 P, V 操作管理临界区时，任何一个进程在进入临界区之前应调用操作，退出临界区时应调用操作。3、用信箱实现通信时，应有和两条基本原语。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，则信号量值的变化范围是。5、死锁产生的必要条件有四个，即、。6、银行家算法中，当一个进程提出的资源请求将导致系统从进入时，系统就拒绝它的资源请求。7、PV 操作也可看作
6、为进程间的一种通信方式，由于只交换了少量的信息，故称为。8、在多线程操作系统中，线程与进程的根本区别在于进程作为单位，而线程是单位。9、临界区是指并发进程中与有关的程序段10、操作系统中信号量的值与_ _的使用情况有关，它的值仅能由来改变。三、简答题三、简答题1、什么是进程的互斥与同步？2、一个进程进入临界区的调度原则是什么？3、在操作系统中，P 操作和 V 操作各自的动作是如何定义的？4、为什么并发进程执行时可能会产生与时间有关的错误?如何防止?5、为什么说采用有序资源分配法不会产生死锁?四、应用题四、应用题1、四个进程 A、B、C、D 都要读一个共享文件 F，系统允许多个进程同时读文件 F
7、。但限制是进程 A 和进程 C 不能同时读文件 F，进程 B 和进程 D 也不能同时读文件 F。为了使这四个进程并发执行时能按系统要求使用文件，现用PV 操作进行管理，请答复下面的问题：1如何定义信号量及初值；2在以下的程序中填上适当的P、V 操作，以保证它们能正确并发工作：进程 A进程 B进程 C进程 D1；3；5；7；read F；read F；read F；read F；2；4；6；8；2、设有一台电脑，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后再搬到缓冲区B2中，并在打印机上打印，问：系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作
8、是什么？这些进程间有什么样的相互制约关系？用P、V操作写出这些进程的同步算法。3、生产者-消费者问题表述如下：一组生产者进程和一组消费者进程通过缓冲区发生联系。生产者进程将生产的产品送入缓冲区， 消费者进程则从中取出产品。 假定环形缓冲池中共有 N 个缓冲区，编号为 0N-1。为了描述生产者进程和消费者进程，设指针 in 和 out 分别指向生产者进程和消费者进程当前所用的缓冲区(buffer)，初值均为 0。1应设置三个信号量实现两类进程的同步，分别是full、empty 和 mutex。请说出它们的含义及初值。2下面是生产者进程的算法描述，请填写相应的P、V 操作语句。while (TRU
9、E)；产品送往 bufferin ；in=in+1mod N； /*mod 为取模运算*/；3指出生产者进程算法中的临界区是哪一段程序？4、在银行家算法中，假设出现下述资源分配情况：AllocationP0P1P2P3P400321000135403320014Need00121750235606520656Available1622试问：(1)该状态是否安全?(2)如果进程 P2 提出请求 Request2(1，2，2，2)后，系统能否将资源分配给它?5、桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一
10、只水果供吃者取用，请用 P, V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。6、哲学家甲请哲学家乙、丙、丁到某处讨论问题，约定全体到齐后开始讨论：在讨论的间隙四位哲学家进餐，每人进餐时都需使用刀、叉各一把，餐桌上的布置如图2.9 所示。请用信号量及 P、V 操作说明这四位哲学家的同步、互斥过程。丁叉 2刀 1￥b丙食品甲b刀 2乙￥叉 1答案三答案三同步、通信与死锁同步、通信与死锁一、单项选择题一、单项选择题1、C2、B3、A4、C5、A6、C7、D8、B9、A10、B11、D12、D13、B14、A15、D16、C17、B18、B19、B20、D二、填空题二、填空题1、等待2、P、V3、发送
11、、接收4、1 至(m-1)5、互斥条件、不剥夺条件、部分分配、环路条件6、安全状态、不安全状态7、低级通信8、资源分配、调度和执行单位9、共享变量10、资源、PV 操作三、简答题三、简答题1进程的互斥是指在逻辑上本来完全独立的假设干进程，由于竞争同一个资源而产生的相互制约关系。进程的同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系， 也就是说， 这些具有伙伴关系的进程在执行时间次序上必须遵循确定的规律。2一进程进入临界区的调度原则是：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。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， 则其它所有试图进入临界
12、区的进程必须等待。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。如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，防止进程出现“忙等”现象。3P 操作顺序执行下述两个动作：信号量的值减1，即S=S-1；如果S0，则该进程继续执行；如果S0，则把该进程的状态置为阻塞态， 把相应的PCB连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待直至其它进程在S上执行V操作，把它释放出来为止。V操作顺序执行下述两个动作：S值加1，即S=S+1；如果S0，则该进程继续运行；如果 S0，则释放信号量队列上的第一个PCB即信号量指针项所指向的PCB所对应的进程把阻塞态改为就绪态，执行V 操作的进
13、程继续运行。4有交往的并发进程可能会同时使用共享资源，如果对这种情况不加控制，由于进程占用处理器的时间、执行的速度和外界的影响等， 就会引起与时间有关的错误。 只要使假设干并发进程的相关临界区互斥执行，就可防止造成这类错误。5为了便于说明，不妨设系统中有m 类资源，n 个进程，分别用 Rl，R2，Rm(1，2，m 可看作资源编号)和 P1，P2，Pn 表示。根据有序资源分配法可知，进程申请资源时必须按照资源编号的升序进行，即任何进程在占有了Ri 类资源后，再申请的资源Rj 的编号 j 一定大于 i。因此在任一时刻，系统中至少存在一个进程Pk，它占有了较高编号的资源 Rh，且它继续请求的资源必然
14、是空闲的，因而 Pk 可以一直向前推进直至完成，当Pk 运行完成后即会释放它占有的所有资源； 在 Pk 完成之后，剩下的进程集合中同样会存在一个进程，它占有了较高编号的资源， 且它继续请求的资源必然是空闲的， 因而它可以一直向前推进直至完成；以此类推，所有进程均可运行完成，故不会发生死锁。四、应用题四、应用题1解：1定义二个信号量 S1、S2，初值均为 1，即：S1=1，S2=1共 2 分2从1到8分别为：P(S1)， V(S1)， P(S2)， V(S2)， P(S1) ，V(S1) ，P(S2) ，V(S2)2、解：系统可设三个进程来完成这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入
15、到缓冲区B1中；C进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2中；P进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。R进程受C进程影响，B1放满信息后R进程要等待等C进程将其中信息全部取走，才能继续读入信息；C进程受R进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们，且B2被取空后C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束：B2中信息放满后P进程才可从中取出它们，进行打印。信号量含义及初值：B1full 缓冲区B1满，初值为0；B1empty缓冲区B1空，初值为0；B2full 缓冲区B2满，初值为0；B2empty缓冲区B2空，初值为0；R进程C
16、进程P进程输入信息写入缓冲区 B1；V(B1full)；P(B1empty)；P(B1full)；从 B1 中取出信息；加工信息；结果送入 B2；V(B1empty)；V(B2full)；P(B2empty)；P(B2full)；从 B2 中取出信息进行打印；V(B2empty)；3答：1full 表示放有产品的缓冲区数，初值为0；empty 表示可供使用的缓冲区数，初值为N；mutex 为互斥信号量，初值为 1，表示互斥进入临界区。2Pempty,Pmutex,Vmutex,Vfull3生产者进程算法中的临界区是如下程序段：产品送往 bufferin;in=(in+1) mod N;/*mo
17、d 为取模运算*4解：(1)利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析，可得此时刻的安全性分析情况：WorkP0P3P4P1P21622165419861991029910Need00120652065617502356Allocation00320332001410001354Work+Allocation1654198619910299103 121414Finishtruetruetruetruetrue从上述分析中可以看出，此时存在一个安全序列P0，P3，P4，Pl，P2，故该状态是安全的。2P2 提出请求 Request2(1，2，2，2)，按银行家算法进行检查：Request2(
18、1，2，2，2)Need2(2，3，5，6)Request2(1，2，2，2)Available(1，6，2，2)试分配并修改相应数据结构，资源分配情况如下：AllocationP0P1P2P3P400321000257603320014Need00121750113406520656Available0400再利用安全性算法检查系统是否安全，可用资源Available0,4,0,0已不能满足任何进程的需要，故系统进入不安全状态，此时系统不能将资源分配给P2。5解：在此题中，应设置三个信号量S, So, Sa，信号量 S 表示盘子是否为空，其初值为 1；信号量 So 表示盘中是否有桔子，其初值
19、为0；信号量 Sa 表示盘中是否有苹果，其初值为 0。同步描述如下：int S=1；int So=0；int Sa=0;maintcobeginfather ；son;daughter ；coendfather( )while(1)P(S)；将水果放入盘中：If(放入的是桔子)V (So)；elseV (Sa)：son()while(1)P(So)；从盘中取出桔子；V(S)：吃桔子；daughter()while(1)P(Sa)：从盘中取出苹果；V(S)：吃苹果；6解：在此题中，应设置四个信号量forkl、fork2、knifel、knife2，其初值均为 1，分别表示资源叉 1、叉 2、刀
20、1、刀 2 是否可用。同步描述如下：intfork1=l;intfork2=1;intknife1=l;intknife2=l;main( )cobeginPa();/*分别用进程 Pa、Pb、Pc、Pd 代表哲学家甲、乙、丙、丁的活动*/Pb();Pc();Pd();coendPa( )while(1)P(knife1)；P(fork1)；进餐；V(knife1)；V(fork1)；讨论问题：Pb( )while(1)P(knife2)；P(fork1)；进餐；V(knife2)；V(fork1)；讨论问题；Pc( )while(1)P(knife2)；P(fork2)；进餐；V(knife2)；V(fork2)；讨论问题：Pd( )while(1)P(knife1)；P(fork2)；进餐：V(knife1)；V(fork2)；讨论问题；