习题课_互斥同步通信.ppt

习题课_进程互斥、同步与通信 基本概念 临界资源、临界区 同步与互斥 软件、硬件方法解决互斥问题 信号量机制 结构型信号量 经典进程同步问题 管程 进程通信 在操作系统中，PV操作是一种（） 机器指令 系统调用命令 作业控制命令 低级进程通信原语 答案：D 临界区是（） 一个缓冲区 一段共享数据区 一段程序 一个互斥资源 答案：C 若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有（）个等待进程 0 1 2 3 答案：B 下面描述中，（）是正确的 进程执行的速度不能由进程自己来控制 PV操作都是原语操作 利用信号量的pv操作可以交换大量信息 同步是指并发进程之间存在的一种制约关系 答案：ABD 下面哪个选项体现了原语的主要特点？（） 并发性 异步性 共享性 不可分割性 答案：D 下面哪个选项不是管程的组成部分（） 局部于管程的共享数据结构 对管程内数据结构进程操作的一组过程 管程外过程调用管程内数据结构的说明 对局部于管程的数据结构设置初始值的语句 答案：C 信箱通信是一种（）通信方式。 直接 间接 低级 会合 答案：B 练习1 有三个进程A，B，C协作解决文件打印问题。 A将文件记录从磁盘读入内存的缓冲区1，每执行一次读一个记录； B将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执行一次复制一个记录； C将缓冲区2的内容打印，每执行一次打印一个记录。 缓冲区的大小和一个记录大小一样。 使用PV操作来保证文件的正确打印。 Pa与pb共用一个缓冲区1； Pb与pc共用一个缓冲区2； 当缓冲区1为空时，PA可将一个记录读入其中 若缓冲区1有数据，缓冲区2为空时，PB可将记录从缓冲区1复制到缓冲区2 若缓冲区2有数据，PC可以打印记录 其他条件下，相应进程必须等待 设置如下信号量 S1,s2为互斥信号量，初值为1，分别用于对缓冲区1，2的互斥访问 Full1,full2为同步信号量，初值为0，分别表示缓冲区1，2还没有被取用的记录 Empty1,empty2为同步信号量，初值为1，分别表示缓冲区1，2空闲，可以存放记录 练习2 设在公共汽车上，司机和售票员的活动分别是 司机：启动车辆；正常行车；到站停车 售票员：关门；售票；开门 使用信号量和PV操作实现其同步关系 售票员关车门后，向司机发开车信号 到站时司机停车，售票员在车停后开车门 设S1表示是否允许司机开车，初值为0 设S2表示是否允许售票员开门，初值为0 练习3 在一个小盒子里存放了黑子和白子两种围棋棋子，已知黑子和白子数量皆等于N.试设计两个并发进程A和B，将这些充分混合在一起的棋子分拣开。 该系统的约束条件 A专拣白子；B专拣黑子 两个进程每次只能拣一枚 两个拣棋子的进程应当交替进行，且拣白子的优先 设置如下信号量 s,m为同步信号量，s代表是否允许A进程捡白子，m代表是否允许B进程捡黑子。 s,m初值分别为1和0。 设置变量i，j用来记录捡到的棋子的个数，初值为0。 什么是临界资源和临界区？ 同步机制应遵循哪些基本准则？ 试从物理概念上来说明记录型信号量及wait和signal操作。 你认为整型信号量机制和记录型信号量机制是否完全遵循了同步机制的4条准则？ 实现进程通信的机制主要有哪几个？各有什么优缺点？ 为了让用户进程互斥地进入临界区，可以把整个临界区实现成不可中断的过程，即让用户具有屏蔽所有中断的能力。每当用户程序进入临界区的时候，屏蔽所有中断。当出了临界区的时候，再开放所有中断。你认为这种方法有什么缺点。 作业1 一座小桥（最多只能承重两个人）横跨南北两岸，任意时刻同一方向只允许一人过桥，南侧桥段和北侧桥段较窄只能通过一人，桥中央一处宽敞，允许两个人通过或歇息。使用信号量和PV操作写出南、北两岸过桥的同步算法。 作业2 设自行车生产线上有一只箱子，其中有N个位置（N≥3），每个位置可存放一个车架或一个车轮；又设有三个工人，其活动分别为： 分析 工人1与工人3、工人2与工人3构成生产者与消费者关系，他们通过共同的缓冲区（箱子）相联系。 从资源的角度来看，箱子中的空位置相当于工人1和工人2的资源，车架和车轮相当于工人3的资源。 从使用资源的角度考虑，设三个信号量： Semaphore empty=N; //空位置 Semaphore wheel=0; //车轮 Semaphore frame=0; //车架 三个工人的活动分别为： 为了防止死锁的发生 箱中车架的数量不可超过N-2，车轮的数量不可超过N-1，这些限制用信号量来表示： Semaphore s1=N-2; Semaphore s2=N-1; 三个工人的活动分别为： 作业3 桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放橘子，女儿专等吃盘子中的苹果，儿