第三章作业参考答案.docx

1、第三章作业参考答案第三章 作业参考答案P181 第3题：答：现对进程语句进行编号，以方便描述。P1： P2：begin begin y:=1; x:=1; y:=y+3; x:=x+5; V(S1); P(S1); z:=y+1; x:=x+y; P(S2); V(S2); y:=z+y z:=z+x; end. end.、和是不相交语句，可以任何次序交错执行，而结果是唯一的。接着无论系统如何调度进程并发执行，当执行到语句时，可以得到x=10，y=4。按Bernstein条件，语句的执行结果不受语句的影响，故语句执行后得到z=5。最后，语句和并发执行，这时得到了两种结果为：语句先执行：x=10

2、，y=9，z=15。语句先执行：x=10，y=19，z=15。 此外，还有第三种情况，语句被推迟，直至语句后再执行，于是依次执行以下三个语句：z:=z+x；z:=y+1; y:=z+y;这时z的值只可能是y+1=5，故y=z+y=5+4=9，而x=10。第三种情况为：x=10，y=9，z=5。P181 第5题：解：设信号量empty，mutex；empty：=100；mutex：=1；parbegin读者进入：beginP(empty)；P(mutex)；登记；P(mutex)；End；读者离开：begin P(mutex)；撤消登记；V(mutex)；V(empty)；End；Parend；

3、P181 第6题：答：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。Main( ) int S1=1, S2=0; CobeginP1( );P2( ); CoendP182 第15题：Dijkstra临界区软件算法描述如下：var flag:array0n of (idle,want-in,in_cs);turn:integer;tune:0 or 1 oror,n-1;process Pi(i=0,1,n-1)var j;integer; begin repeatrepeat flagi:=want_in; while turni do i

4、f flagturn=idle then turn:=i; flagi:=in_cs; j:=0; while (jn)&(j=i or flagjin_cs) do j:=j+1; until jn; critical section; flagi:=idle; until false;end.试说明该算法满足临界区原则。答：为方便描述，把Dijkstra程序的语句进行编号：repeat flagi:=want_in; while turni do if flagturn=idle then turn:=i; flagi:=in_cs; j:=0; while (jn)&(j=i or fl

5、agjin_cs) do j:=j+1; until jn; critical section; flagi:=idle; (1) 满足互斥条件当所有的Pj都不在临界区中，满足flagjin_cs (对于所有j，ji)条件时，Pi才能进入它的临界区，而且进程Pi不会改变除自己外的其他进程所对应的flagj的值。另外，进程Pi总是先置自己的flagi为in_cs后，才去判别Pj进程的flagj的值是否等于in_cs，所以，此算法能保证n个进程互斥地进入临界区。(2) 不会发生无休止等待进入临界区由于任何一个进程Pi在执行进入临界区代码时先执行语句，其相应的flagi的值不会是idle。注意到fl

6、agi=in_cs并不意味着turn的值一定等于i。我们来看以下情况，不失一般性，令turn的初值为0，且P0不工作，所以，flagturn=flag0=idle。但是若干个其他进程是可能同时交替执行的，假设让进程Pj(j=1,2,.,n-1)交错执行语句后(这时flagj=want_in)，再做语句(第一个while语句)，来查询flagturn的状态。显然，都满足turni，所以，都可以执行语句，让自己的turn为j。但turn仅有一个值，该值为最后一个执行此赋值语句的进程号，设为k、即turn=k(1kn-1)。接着，进程Pj(j=1,2,.,n-1)交错执行语句，于是最多同时可能有n-

7、1个进程处于in_cs状态，但不要忘了仅有一个进程能成功执行语句，将turn置为自己的值。假设P1,P2,Pm是一个已将flagi置为in_cs(i=1,2,m)(mn-1)的进程集合，并且已经假设当前turn=k(1km)，则Pk必将在有限时间内首先进入临界区。因为集合中除了Pk之外的所有其他进程终将从它们执行的语句(第二个while循环语句)退出，且这时的j值必小于n，故内嵌until起作用，返回到起始语句重新执行，再次置flagi=want_in，继续第二轮循环，这时的情况不同了，flagturn=flagk必定idle(而为in_cs)。而进程Pk发现最终除自身外的所有进程Pj的fla

8、gjin_cs，并据此可进入其临界区。P183 第21题：公园有一个恐龙博物馆和一个花园，有m个旅客和n辆车，每辆车仅能乘一个旅客。旅客在博物馆逛了一会，然后，排队乘坐旅行车，当一辆车可用时，它载入一个旅客，再绕花园行驶任意长的时间。若n辆车都已被旅客乘坐游玩，则想坐车的旅客需要等待。如果一辆车已经空闲，但没有游玩的旅客了，那么，车辆要等待。试用信号量和P、V操作同步m个旅客和n辆车子。答：这是一个汇合机制，有两类进程：顾客进程和车辆进程，需要进行汇合、即顾客要坐进车辆后才能游玩，开始时让车辆进程进入等待状态。var scl,sck,sc,kx,xc,mutex:semaphore; sck

9、:= kx:= sc:= xc:=0; sc1:=n;mutex:=1; sharearea:一个登记车辆被服务乘客信息的共享区;cobeginprocess 顾客i(i=1,2,)begin P(scl); /*车辆最大数量信号量 P(mutex); /*封锁共享区，互斥操作 在共享区sharearea登记被服务的顾客的信息：起始和到达地点，行驶时间 V(sck); /*释放一辆车，即顾客找到一辆空车 P(kx); /*车辆要配备驾驶员，顾客等待被载， 上车； V(sc); /*顾客进程已汇合到车辆进程，即顾客坐进车里 P(xc); /*待游玩结束后后，顾客等待下车 V(scl); /*空车

10、辆数加1endProcess 车辆j(j=1,2,)begin L: P(sck); /*车辆等待有硕客来使用 在共享区sharearea登记那一辆车被使用，并与顾客进程汇合； V(mutex); /*这时可开放共享区，让另一顾客雇车 V(kx); /*允许顾客用此车辆 P(sc); /*车辆等待顾客上车 车辆载着顾客开行到目的地； v(xc); /*允许顾客下车 goto L;endcoendP184 第24题：24.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：ProcessAllocationClaimAvailabl

11、eA B C DA B C D A B C D P00 0 3 20 0 4 4 1 6 2 2P11 0 0 02 7 5 0 P21 3 5 43 6 10 10P30 3 3 2 0 9 8 4 P40 0 1 40 6 6 10(1) 系统此时处于安全状态吗(2) 若此时P2发出request2(1、2、2、2)，系统能分配资源给它吗为什么答：(1)系统处于安全状态，存在安全序列：P0，P3，P4，P1，P2。 (2)不能分配，否则系统会处于不安全状态。P185第26题：答：1.由于系统目前还有=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P

12、3，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。P185第31题：解：semaphone

13、 wait, mutex1, mutex2; mutex1=mutex2=1; wait=1;int counter1, counter2; counter1=0; counter2=0;cobegin process P东( )P(mutex1); counter1+; if(counter1=1) P(wait);V(mutex1);过独木桥； P(mutex1); counter1-; if(counter1=0) V(wait); V(mutex1); process P西( )P(mutex2); counter2+; if(counter2=1) P(wait);V(mutex2)

14、;过独木桥； P(mutex2); counter2-; if(counter2=0) V(wait); V(mutex2); coendP185第32题：解：semaphone wait, mutex1, mutex2, bridge; mutex1=mutex2=1; bridge=k; wait=1;int counter1, counter2; counter1=0; counter2=0;cobegin process P东( )P(mutex1); counter1+; if(counter1=1) P(wait);V(mutex1);P(bridge);过独木桥；V(bridge

15、); P(mutex1); counter1-; if(counter1=0) V(wait); V(mutex1); process P西( )P(mutex2); counter2+; if(counter2=1) P(wait);V(mutex2);P(bridge);过独木桥；V(bridge); P(mutex2); counter2-; if(counter2=0) V(wait); V(mutex2); coendP185第33题：解：semaphone wait, mutex1, mutex2; mutex1=mutex2=1; wait=1;int counter1, cou

16、nter2; counter1=0; counter2=0;semaphone s1, s2; s1=3; s2=0;cobegin process P东( )P(s1);P(mutex1); counter1+; if(counter1=1) P(wait);V(mutex1);过独木桥；V(s2); P(mutex1); counter1-; if(counter1=0) V(wait); V(mutex1); process P西( ) P(s2);P(mutex2); counter2+; if(counter2=1) P(wait);V(mutex2);过独木桥；V(s1); P(m

17、utex2); counter2-; if(counter2=0) V(wait); V(mutex2); coendP186第34题：解：semaphone wait, mutex1, mutex2; mutex1=mutex2=1; wait=1;int counter1, counter2; counter1=0; counter2=0;semaphone stop; stop=1;cobegin process P东( )P(stop);P(mutex1); counter1+; if(counter1=1) P(wait);V(mutex1);V(stop);过独木桥； P(mute

18、x1); counter1-; if(counter1=0) V(wait); V(mutex1); process P西( ) P(stop);P(mutex2); counter2+; if(counter2=1) P(wait);V(mutex2);V(stop);过独木桥； P(mutex2); counter2-; if(counter2=0) V(wait); V(mutex2); coendP185第36题：解：36.答:当两个进程都执行完第一部(都占用R1)时，系统进入不安全状态。这时无论哪个进程执行完第二步，死锁都会发生。可能达到死锁点：进程P1占有一个R1和一个R2，而进程P2占有一个R1；或者相反，这时已经形成死锁。如图所示：