习题解答第4章Word文件下载.docx
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（1）用PV操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。
（2）根据所定义的信号量，把应执行的PV操作填入适当，以保证进程能够正确地并发执行。
COBEGIN PROCESS PI（I=1，2，……）
begin ；
进入售票厅；
购票；
退出；
end；
COEND
（3）若欲购票者最多为n个人，写出信号量可能的变化范围（最大值和最小值）。
.
（1）定义一信号量S，初始值为20。
意义：
S>
0 S的值表示可继续进入售 票厅的人数
S=0 表示售票厅中已有20名顾 客（购票者）
S<
0 |S|的值为等待进入售票 厅的人数
（2）P（S）
进入售票厅；
V（S）
（3）S的最大值为20
S的最小值为20－n
注：
信号量的符号可不同（如写成t），但使用时应一致（即上述的s全应改成t）。
７、假定系统有三个并发进程read,move和print共享缓冲器B1和B2。
进程read负责从输入设备上读信息，每读出一个记录后把它存放到缓冲器B1中。
进程move从缓冲器B1中取出一记录，加工后存入缓冲器B2。
进程print将B2中的记录取出打印输出。
缓冲器B1和B2每次只能存放一个记录。
要求三个进程协调完成任务，使打印出来的与读入的记录的个数，次序完全一样。
请用PV操作，写出它们的并发程序。
beginSR,SM1,SM2,SP:
semaphore;
B1,B2:
record;
SR:
=1;
SM1:
=0;
SM2:
SP:
=0
cobegin
processread
X:
beginR:
（接收来自输入设备上一个记录）
=接收的一个记录；
P（SR）；
B1:
=X;
V（SM1）;
gotoR;
end;
Processmove
Y:
begin
M:
P（SM1）;
=B1;
V（SR）
加工Y
P（SM2）；
B2:
=Y;
V（SP）;
gotoM;
Processprint
Z:
P:
P（SP）;
=B2;
V（SM2）
打印Z
gotoP;
coend;
８、某系统中有10台打印机，有三个进程P1，P2，P3分别需要8台，7台和4台。
若P1，P2，P3已申请到4台，2台和2台。
试问：
按银行家算法能安全分配吗？
请说明分配过程。
系统能为进程P3分配二台打印机。
因为尽管此时10台打印机已分配给进程P14台，P22台和P34台，全部分配完，但P3已分配到所需要的全部4台打印机，它不会对打印机再提出申请，所以它能顺利运行下去，能释放占用的4台打印机，使进程P1，P2均可能获得乘余的要求4台和5台，按银行家算法是安全的。
９、有两个用户进程A和B，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结果。
（1）
试说明A、B两进程之间存在什么样的制约关系？
（2）
为保证这两个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。
要求给出信号量的含义和初值。
（1）A、B两进程之间存在互斥的制约关系。
因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。
（2）mutex：
用于互斥的信号量，初值为1。
进程A进程B
......
P（mutex）P（mutex）
申请打印机申请打印机
使用打印机使用打印机
V（mutex）V（mutex）
试以生产者—消费者问题说明进程同步问题的实质。
一个生产者，一个消费者和一个产品之间关系是典型的进程同步问题。
设信号量S为仓库内产品，P-V操作配对进行缺一不可。
生产者进程将产品放人仓库后通知消费者可用；
消费者进程在得知仓库有产品时取走，然后告诉生产者可继续生产。
１０、请描述产生死锁的四个必要条件。
互斥使用（资源独占）一个资源每次只能给一个进程使用
不可强占（不可剥夺）资源申请者不能强行的从资源占有者手中夺取资源，资源只能由占有者自愿释放
请求和保持（部分分配，占有申请）－一个进程在申请新的资源的同时保持对原有资源的占有（只有这样才是动态申请，动态分配）
循环等待－存在一个进程等待队列{P1,P2,…,Pn},其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占有的资源，…，Pn等待P1占有的资源，形成一个进程等待环路
１１、两个并发执行的进程A和B的程序如下：
进程A
Repeat
N=N+5;
Untilfalse;
进程B
打印N的值；
N=0；
其中N为整数，初值为4。
若进程A先执行了三个循环后，进程A和进程B又并发执行了一个循环，写出可能出现的打印值。
正确的打印值应该是多少？
请用P、V操作进行管理，使进程A和B并发执行时不会出现与时间有关的错误。
因为N初值为4，若进程A先执行了三个循环，此时N的值为19。
当进程A和进程B并发执行时可能会有如下两种执行次序，即进程A先执行一次循环，然后再进程B执行一次循环，此时打印的是正确值24，执行后N中的值为0。
但若进程B先执行一次循环，然后再进程A执行一次循环，则打印的值是19，执行后N中的值是5。
这是错误的，即发生了与时间有关的错误。
用P、V操作进行管理，使进程A和B并发时不会出现与时间有关的错误的程序如下：
（S为互斥信号量，初值为1），
P（S）;
V（S）;
１２、四个进程P0，P1,P2,P3和四个信箱M0,M1,M2,M3进程间借助相邻的信箱传递消息：
每次从中取出一条消息，经加工送入中。
其中M0,M1,M2,M3分别设有3,3,2,2个格子，每个格子放一条消息，初始时，M0装满了三条消息，其余为空。
写出使用信号量实现进程（i=0,1,2,3）同步及互斥的流程。
mutex0~mutex3:
分别用于控制互斥访问M0~M3，初值为1。
full0~full3:
分别用于控制同步访问M0~M3,其中full0初值为3，full1~full3初值为0，表示信箱中消息条数。
empty0~empty3:
分别用于同步控制对M0~M3的访问。
Empty0初值为0，empty2~empty3初值为2，empty1初值为3，分别用于表示信箱中空格子个数。
另用send（Mi,message）表示将消息送到（Mimod4）号信箱中；
而用receive（Mi，message）表示接收已存在于（Mimod4）中的消息。
则使用信号量实现进程Pi（i=0,1,2,3）同步及互斥的流程如下：
mutex0,mutex1,mutex2,mutex3:
semaphore;
full0,full1,full2,full3:
empty0,empty1,empty2,empty3:
begin
mutex0:
=1;
mutex1:
mutex2:
mutex:
full0:
=3;
full1:
=0;
full2:
full3:
=0;
empty0:
empty1:
empty2:
=2;
empty3:
Parbegin
P0：
repeat
P（mutex0）;
P（full0）;
Receive（M0,message）;
V（empty0）;
Processingthemessageuntilfinished;
P（mutex1）;
P（empty1）;
Send（M1,message）;
V（full1）;
V（mutex1）;
Untilfalse;
…
end;
P1：
｛可类似于P0实现之｝;
P2：
P3：
Parend;
End;
１３、设系统中仅有一类数量为M的独占型资源，系统中N个进程竞争该类资源，其中各进程对该类资源的最大需求量为W。
当M、N、W分别取下列值时，试判断哪些情况会发生死锁？
为什么？
①
M=2，N=2，W=1
②M=3，N=2，W=2
③M=3，N=2，W=3
④M=5，N=3，W=2⑤M=6，N=3，W=3
③可能会发生死锁。
只要一个进程占用了少于3个独占型资源而另一个进程占用了其余的独占型资源，两个进程都会相互处于等待对方进程释放资源的状态。
⑤也可能会发生死锁。
当每个进程都分配了两个资源时，3个进程都会彼此等待。
１４、假定具有5个进程的进程集合P＝｛P0,P1,P2,P3,P4｝,系统中有三类资源A，B和C。
其中A类资源有10个，B类资源有5个，C类资源有7个。
假定在某时刻有如下状态：
Allocation
Max
Available
A
B
C
B
C
P0
0
1
0
7
5
3
3
2
P1
2
3
2
P2
9
2
P3
1
P4
4
3
试给出Need，并说明当前系统是否处于安全状态，如果是，给出安全序列。
如果不是，说明理由。
当前系统处于安全状态，安全序列如下求解：
work=Available=（3,3,2）
寻找 Needj<
=
work
（3,3,2）（
j
=0,1,2,3,4）
j=1
Need1=（1,2,2）<
=
（3,3,2）
work:
（3,3,2）+（2,0,0）=
（5,3,2）
（5,3,2）（
=0,2,3,4）
j=3
Need3=（0,1,1）<
（5,3,2）+（2,1,1）=（7,4,3）
（7,4,3）（j=0,2
4）
j=4
Need4=（4,3,1）<
（7,4,3）
（7,4,3）+（0,0,2）=（7,4,5）
（7,4,5）（j=0,2）
j=2
Need2=
（6,0,0）<
（7,4,5）
（7,4,5）+（3,0,2）=
（10,4,7）
（10,4,7）（j=0）
j=0
（10,4,7）+（0,1,0）=（10,5,7）
所以安全序列为＜P1，P3，P4，P2，P0＞（不止一个）。
例如：
＜P1，P3，（P4，P2，P0）＞、＜P1，P4，（P4，P2，P3）＞、＜P3，P1，（P4，P2，P0）＞
１５、有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上登记。
该表中每个表项代表阅览室中的一个座位。
读者离开时要消掉其登记信息。
阅览室共有50个座位。
登记表每次仅允许一位读者进行登记或注销。
读者登记时，发现登记表满，他在阅览室外等待，直至有空位再登记进入。
试用类Pascal语言和P、V操作，描述读者行为。
Begin{initialvalueofSis50}
Begin{register}
P（S）;
Registerandenterintothereadingroom;
Begin{leaveoff}
Registeroffandleave;
V（S）;
End;
１６、考虑一个共有150个存储单元的系统，如下分配给三个进程，P1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45。
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，找出所有的安全序列；
如果不安全，给出结果分配情况。
（1）由于系统目前还有150-25-40-45=40个单元，P4进程到达，把25个单元分给它。
这时系统还余15个单元，可把15个单元分给P3，它执行完后会释放60个单元。
于是可供P1（还要45个单元），P2（还要20个单元），P4（还要35个单元）任何一个执行。
安全序列为：
P1，P2，P3，P4，P3，P1，P2，P4
P1，P2，P3，P4，P3，P1，P4，P2
P1，P2，P3，P4，P3，P2，P1，P4
P1，P2，P3，P4，P3，P2，P4，P1
P1，P2，P3，P4，P3，P4，P1，P2
P1，P2，P3，P4，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，不再能满足任何一个进程的需求，系统进入不安全状态。
１７、在一个盒子里，混装了数量相等的黑白围棋子。
现在用自动分拣系统把黑子、白子分开，设分拣系统有二个进程P1和P2，其中P1拣白子；
P2拣黑子。
规定每个进程每次拣一子；
当一个进程在拣时，不允许另一个进程去拣；
当一个进程拣了一子时，必须让另一个进程去拣。
试写出两进程P1和P2能并发正确执行的程序。
实质上是两个进程的同步问题，设信号量S1和S2分别表示可拣白子和黑子，不失一般性，若令先拣白子。
varS1,S2:
S1:
S2:
{
processP1
begin
repeat
P（S1）;
拣白子
V（S2）;
untilfalse;
end
processP2
P（S2）;
拣黑子
V（S1）;
}
coend.
１８、系统有A、B、C、D共4种资源，在某时刻进程P0、P1、P2、P3和P4对资源的占有和需求情况如表，试解答下列问题：
Process
Allocation
Claim
ABCD
ABCD
P0
0032
0044
1622
P1
1000
2750
P2
1354
361010
P3
0332
0984
P4
0014
06610
（1）系统此时处于安全状态吗？
（2）若此时P2发出request1（1、2、2、2），系统能分配资源给它吗？
（1）系统处于安全状态，存在安全序列：
P0，P3，P4，P1，P2
P0，P3，P1，P4，P2
P0，P3，P1，P2，P4
（2）不能分配，否则系统会处于不安全状态。
１９、假设有32个存储区域，其编号为0，1，…，31，用一个32位的标志字，位号也是0，1，…31，分别描述32个存储区域使用状态：
当某一位为1时，表示对应存储区域已分配，若为0，表示对应存储区域空闲。
get进程：
负责存储区域分配，每次分配一个区域，找出标志字某为0的位置成1。
put进程：
负责存储区域回收，把回收存储区域标志字对应位清成0。
要求：
（1）分析get进程与put进程的具体同步关系。
get进程分配完32.个存储区域后，再执行分配时必须等待put进程回收区域，而put进程无须等待分配进程get;
get与put共享32位的标志字，它们必须互斥访问
（2）采用PV操作同步工具，写出get进程与put进程的同步算法（可用流程图描述，但信号量名称、作用、初值必须说明。
）
mutex是互斥信号量，初值是1，对32位标志字进行保护;
S是标志字的同步信号量，初值为32，表示系统开始时32个区域均空闲，可供分配。
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