操作系统 习题及答案 第八章 进程同步机制与死锁 .docx

第八章进程同步机制与死锁

习题

1．何谓与时间有关的错误？举例说明之。并发进程执行时一定会产生与时间有关的错误吗？为什么？

在并发程序中共享了公共变量，使得程序的计算结果与并发程序执行的速度有关。这种错误的结果又往往是与时间有关的，所以，把它称为“与时间有关的错误”。也就是，程序的正确性和结果受到程序执行的具体时序和时间点的影响，导致不同的执行时机产生不同的结果。例如，两个并发程序A和B共享一个公共变量n，程序A每执行一次循环都要作n=n+1操作，程序B则在每一次循环中打印出n的值并将n重新置0。程序A和B的语句在时间上可任意穿插或交叉执行，则程序A的①n=n+1操作可能在程序B的②print（n）和③n=0操作之前，也可能在它们之后或它们之间（即①出现在②之后，而在③之前），设在开始某个循环之前n的值为5，则对于上面三种情形，执行完一个循环后，打印机印出的值分别为6、5和5，而执行后的n值分别为0，1，0。这样，相同的程序在可能的三种情况下，由于程序执行的具体时序而产生了三组不同的结果。这就是与时间有关的错误。

并发程序执行时不一定会产生与时间有关的错误。并发执行的程序有可能是无关进程，并且正确设计和实现的并发系统可以有效避免与时间有关的错误。

2．什么是临界区？

若系统中某些资源一次只允许一个进程使用，则这类资源称为临界资源，在进程中访问临界资源的程序称为临界区。

3．若用Ｐ、Ｖ操作管理某一组相关临界区，其信号量Ｓ的值在[-1,1]之间变化，当S=-1，S=0，S=1时，它们各自的物理含义是什么？

当S=-1时，表示当前有进程正在该临界区执行，另一个访问相同临界区的进程正在等待（等待队列进程数目是1）。当S=0时，表示当前有一个进程正在该临界区执行，没有进程等待访问该临界区。当S=1时，表示当前空闲资源数为1，可以允许进程进入该临界区。

4．两个并发执行的进程A和B的程序如下：

进程A

While（true）{

N=N+5;

};

进程B

While（true）{

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。

可能的打印值为19、24.正确的打印值为24.P、V操作管理如下：

初始时，设置两个信号量：S1=1，S2=0。

进程A：

While（true）{

P(S1);

N=N+5;

V(S2);

};

进程B：

While（true）{

P(S2);

打印N的值;

N=0;

V(S1);

};

5．a，b两点之间有一段单行车道，现在设计一个自动管理系统，管理规则如下：允许同方向的车同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab段外等待；当ab之间无车辆在行驶时，到达a点（或b点）的车辆可以进入ab段，但不能从a点和b点同时驶入；当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无同方向车辆进入ab段时，应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。请编写程序，用P、V操作实现对ab段的正确管理以保证行驶安全。

初始化全局变量Ca=0,Cb=0分别表示从ab路段上从a点驶入的车辆数和ab路段上从b点驶入的车辆数。初始化三个信号量Sa=1,Sb=1,Sr=1.其中Sa控制Ca的访问，Sb控制Cb的访问，Sr表示当前ab路段是否已有车辆的信号量。

对于从a点驶入的车辆，运行以下程序：

P(Sa);//请求访问从a点驶入的车辆数

if(Ca==0)P(Sr);//ab路段没有从a点驶入的车辆，需要获得驶入权限

Ca=Ca+1;

V(Sa);

从a点驶向b点;

P(Sa);//请求访问从a点驶入的车辆数

Ca=Ca-1;

if(Ca==0)V(Sr);

V(Sa);

类似地，对于从b点驶入的车辆，运行以下程序：

P(Sb);

if(Cb==0)P(Sr);

Cb=Cb+1;

V(Sb);

从b点驶向a点;

P(Sb);

Cb=Cb-1;

if(Cb==0)V(Sr);

V(Sb);

6．有三个并发进程R、M、P，它们共享一个缓冲器B。进程R负责从输入设备读信息，每读出一个记录后把它存放在缓冲器B中，进程M在缓冲器B中加工进程R存入的记录，进程P把加工后的记录打印输出。缓冲器B中每次只能存储一个记录，当记录被加工输出后，缓冲器B中又可存储一个新记录。请用P、V操作为同步机制写出它们并发执行时能正确工作的程序。

初始化