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09操作系统期中考试复习资料


进程同步与互斥
例 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。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,请回答下面的问题: (1)应定义的信号量及初值: 。 (2)在下列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: 例 2:一个表达式(a+b) × (c+d) ? (e/f),可以分成如下几个语句来完成, : t1 = a + b t2 = c + d t3 = e / f t4 = t1 × t2 t5 = t4 – t3 画出这些语句的前驱关系,并写出一个可并发执行的程序。 例 3:桌上有一空盘,允许存放一个水果。爸爸可向盘中放苹果,或放橘子,儿子专门等着 : 吃盘中的橘子,女儿专门等着吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一个水果供取用,试 实现爸爸、儿子和女儿三个并发进程的同步。

例 4:有一个阅览室,共有 100 个座位,读者进入时必须先在一张登记表上登记,该表为每一座
位列一表目, 包括座号和读者姓名等, 读者离开时要消掉登记的信息, 试问: 为描述读者的动作, 应编写几个程序,设置几个进程?试用 wait、signal 操作描述读者进程之间的同步关系。

参考答案 答案: 例 1 参考答案: A() B() C() D() { { { { [1]; [3]; [5]; [7]; read F; read F; read F; read F; [2]; [4]; [6]; [8]; } } } } 思考题解答: (1)定义二个信号量 S1、S2,初值均为 1,即:S1=1,S2=1。其中进程 A 和 C 使用信号 量 S1,进程 B 和 D 使用信号量 S2。 (2)从[1]到[8]分别为:P(S1) V(S1) P(S2) V(S2) P(S1) V(S1) P(S2) V(S2)

参考答案 答案: 例 2 参考答案:

a
t1

b
t2

d
t4 t5

c
t3 Semaphore a, b, c, d = 0, 0 , 0 ,0 Begin Parbegin Begin t1; signal(a); end; Begin t2; signal(b);end; Begin t3; signal(c);end; Begin wait(a);wait(b); t4; signal(d); end; Begin wait(c); wait(d); t5; end. Parend End 参考答案: 例 3 参考答案: 分析 在本题中,爸爸、儿子、女儿共用一个盘子,盘中一次只能放一个水果。当盘子为空 时, 爸爸可将一个水果放入果盘中。 若放入果盘中的是桔子, 则允许儿子吃, 女儿必须等待; 若放入果盘中的是苹果,则允许女儿吃,儿子必须等待。本题实际上是生产者-消费者问题 的一种变形。这里,生产者放入缓冲区的产品有两类,消费者也有两类,每类消费者只消费 其中固定的一类产品。 信号量:empty=1;orange=0;apple=0; 爸爸进程: while(1) { wait(empty); 放水果; if (橘子) signal(orange); if(苹果) signal (apple); } 儿子进程: while(1) { wait (orange); 取橘子; signal (empty); }

女儿进程: while(1) { wait (apple); 取苹果; signal (empty); }

参考答案: 例 4 参考答案:
解法 1: (1)因阅览室有 100 个座位可容纳 100 个读者同时阅读,基于这种并行性,因此可为每一个读 者设立一个进程。因为任何读者进出阅览室都做相同的工作(登记阅读和取消登记)。所以对于 100 个读者进程可以共同对应一个程序。此程序功能是入室时查表登记,入室阅读和离室时查表 取消登记。 (2)设置信号量(S 位)来表示空座位个数,处置为 100,用来控制进入阅览室的读者进程个数 不超过 100。 设置信号量(S 表)来表示被共享的登记表这一临界资源。处置为 1,用来防止两 个以上读者进程同时查表。 每个进程和其他进程之间的同步关系如下:

解法 2: (1)将读者入室查表登记和离室查表取消登记各编一个程序,这样每个读者需设两个进程,分 别执行入室和离室程序。 (2)原设信号量 S 为座位入室进程私有信号量,增设离室进程私有信号量 S 人---入室读者数, 初值为 0,这时进程间的同步关系如下:

处理机的调度: 处理机的调度:

例1:假定在单CPU条件下有下列要执行的作业: : 作业 p1 p2 p3 p4 p5 到达时间 0 1 4 5 6 运行时间 3 5 2 5 1

① 用一个执行时间图描述在下列算法时各自执行这些作业的情况:先来先服务法 FCFS、时间片轮转法RR(时间片=1)和短进程优先(SPF)。 ② 对于上述每种算法,各个作业的周转时间是多少?平均周转时间是多少? ③ 对于上述每种算法,各个作业的带权周转时间是多少?平均带权周转时间是多少? 参考答案: 例 1 参考答案: 先来先服务法(FCFS) 作业 p1 p2 p3 p4 p5 到达时间 0 1 4 5 6 运行时间 3 5 2 5 1 完成时间 周转时间 带权周转时间

平均周转时间 平均带权周转时 间 时间片轮转法(RR) 作业 p1 p2 p3 p4 p5 到达时间 0 1 4 5 6 运行时间 3 5 2 5 1 完成时间 周转时间 带权周转时间

平均周转时间 平均带权周转时 间

短进程优先(SPF) 作业 p1 p2 p3 p4 p5 到达时间 0 1 4 5 6 运行时间 3 5 2 5 1 完成时间 周转时间 带权周转时间

平均周转时间 平均带权周转时 间 例 2:银行家算法 : 填空题选择题: 填空题选择题: 选择题 1、如果系统中有 N 个进程,处于运行状态的进程最多几个(1),最少几个(0);就绪进程最 多几个(N-1)最少几个(0);阻塞进程最多几个(N),最少几个(0)?

2、若信号量 S 初值为 2,当前值为?1,则表示有 B 个进程在与 S 相关的队列上 等待。 A.0 B.1 C.2 D.3

3、若两个并发进程相关临界区的互斥信号量 MUTEX 现在取值为 0,则正确的描 述应该是 B 。 A.没有进程进入临界区 B.有一个进程进入临界区 C.有一个进程进入临界区,另一个在等待进入临界区 D.不定
4、系统中有 2 份共享资源,有 3 个并行进程,每个进程都需要该共享资源 2 份,则在这 3 个进程之间__C___。 A. 一定会发生死锁 B. 一定不会发生死锁 C. 不一定会死锁 D. 以上都不对 5、关于线程的说法中错误的是__B___。 A. 引入线程是为了减少程序并发执行时所付出的时空开销,使 OS 具有更好的并发 性。

B. C. D.

线程在执行中需要资源,可以直接向系统申请。 在有线程的系统中在处理机上运行的是线程 一个进程可以包含一个或多个线程

6、当对信号量 S 进行 signal 原语操作之后___C____。 A. 当 S<0,进程继续执行 B. 当 S>0,要唤醒一个就绪进程 C. 当 S<=0,要唤醒一个阻塞进程 D. 当 S<=0,要唤醒一个就绪进程 7、 如果分时系统的时间片一定,那么_ A____,响应时间越长。 A. 用户数越多 B. 内存越少 C. 内存越多 D. 用户数越少 8、在引入线程的操作系统中,资源分配和调度的基本单位是( 分配的基本单位是( 线程 ) 。 进程 ) ,CPU 调度和


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