操作系统练习题答案 下载本文

《操作系统教程》(第三版)CH1应用题参考答案

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。

var S1,S2:semaphore;

S1:=1;S2:=0; cobegin {

process P1 begin repeat P(S1); 拣白子

V(S2); until false; end

process P2 begin repeat P(S2); 拣黑子

V(S1); until false;

end } coend.

6 设公共汽车上,司机和售票员的活动分别如下:

司机的活动:启动车辆:正常行车;到站停车。 售票员的活动:关车门;售票;开车门。

在汽车不断地到站、停车、行驶过程中,这两个活动有什么同步关系?用信号量和P、V操作实现它们的同步。

答:在汽车行驶过程中,司机活动与售票员活动之间的同步关系为:售票员关车门后,向司机发开车信号,司机接到开车信号后启动车辆,在汽车正常行驶过程中售票员售票,到站时司机停车,售票员在车停后开门让乘客上下车。因此,司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步;售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。

应设置两个信号量:s1、s2;s1表示是否允许司机启动汽车(其初值为0);s2表示是否允许售票员开门(其初值为0)。用P、V原语描述如下: var s1,s2:semaphore;

s1=0; s2=0; cobegin {

driver ( ); busman ( ); } coend

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driver ( ) begin

while(1) {

P(s1)

启动车辆; 正常行车; 到站停车; V(s2);

}

end

busman ( ) begin

while(1) {

关车门;, V(s1) 售票; P(s2) 开车门; 上下乘客;

}

end

7 在信号量S上作P、V操作时,S的值发生变化,当S>0、S=0、S<0时,它们的物理意义是什么? 答:S的值表示它代表的物理资源的使用状态:S>0表示还有共享资源可供使用。S=0表示共享资源正被进程使用但没有进程等待使用资源。S<0表示资源已被分配完,还有进程等待使用资源。

8 (1)两个并发进程并发执行,其中,A、B、C、D、E是原语,试给出可能的并发执行路径。

Process P Process Q begin begin

A; D; B; E; C; end; end;

(2) 两个并发进程P1和P2并发执行,它们的程序分别如下: P1 P2 repeat repeat k:=k×2; print k; k:=k+1; k:=0; until false; until false;

若令k的初值为5,让P1先执行两个循环,然后,P1和P2又并发执行了一个循环,写出可能的打印值,指出与时间有关的错误。

答:

(1) 共有10种交错执行的路径:

A、B、C、D、E;A、B、D、E、C;A、B、D、C、E;

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A、D、B、E、C;A、D、B、C、E;A、D、E、B、C;

D、A、B、E、C;D、A、B、C、E;D、A、E、B、C;D、E、A、B、C。 (2) 把语句编号,以便于描述:

P1 P2

repeat repeat

k:=k×2; ① print k; ③ k:=k+1; ② k:=0; ④ until false; until false;

1) K的初值为5,故P1执行两个循环后,K=23。 2) 语句并发执行有以下情况:

①、②、③、④,这时的打印值为:47 ③、④、①、②,这时的打印值为:23 ①、③、②、④,这时的打印值为:46 ①、③、④、②,这时的打印值为:46 ③、①、②、④,这时的打印值为:23 ③、①、④、②,这时的打印值为:23

由于进程P1和P2并发执行,共享了变量K,故产生了‘结果不唯一’。

9 另一个经典同步问题:吸烟者问题(patil,1971)。三个吸烟者在一个房间内,还有一个香烟供应者。为

了制造并抽掉香烟,每个吸烟者需要三样东西:烟草、纸和火柴,供应者有丰富货物提供。三个吸烟者中,第一个有自己的烟草,第二个有自己的纸和第三个有自己的火柴。供应者随机地将两样东西放在桌子上,允许一个吸烟者进行对健康不利的吸烟。当吸烟者完成吸烟后唤醒供应者,供应者再把两样东西放在桌子上,唤醒另一个吸烟者。试采用:(1)信号量和P、V操作,(2)管程编写他们同步工作的程序。 答:(1)用信号量和P、V操作。 var S,S1,S2,S3;semaphore; S:=1;S1:=S2:=S3:=0; flag1,flag2,flag3:Boolean; flag1:=flag2:=flag3:=true; cobegin {

process 供应者

begin

repeat P(S);

取两样香烟原料放桌上,由flagi标记; /*flage1、flage2、flage3代表烟草、纸、火柴 if flag2&flag3 then V(S1); /*供纸和火柴 else if flag1&flag3 then V(S2); /*供烟草和火柴 else V(S3); /*供烟草和纸 untile false; end

process 吸烟者1

begin

repeat P(S1); 取原料; 做香烟;

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V(S);

吸香烟; untile false; process 吸烟者2

begin

repeat P(S2); 取原料; 做香烟; V(S); 吸香烟; untile false; process 吸烟者3

begin

repeat P(S3); 取原料; 做香烟; V(S); 吸香烟; untile false; }

coend.

10 系统有同类资源m个,被n个进程共享,问:当m>n和m≤n时,每个进程最多可以请求多少个这

类资源时,使系统一定不会发生死锁? 答:当m≤n时,每个进程最多请求1个这类资源时,系统一定不会发生死锁。当m>n时,如果m/n不整除,每个进程最多可以请求”商+1”个这类资源,否则为”商”个资源,使系统一定不会发生死锁?

11 N个进程共享M个资源,每个进程一次只能申请/释放一个资源,每个进程最多需要M个资源,所有

进程总共的资源需求少于M+N个,证明该系统此时不会产生死锁。 答:设max (i)表示第i个进程的最大资源需求量,need(i)表示第i个进程还需要的资源量,alloc(i)表示第i个进程已分配的资源量。由题中所给条件可知:

max(1)+┅+max(n)=(need(1)+┅+need(n))+((alloc(1)+┅+alloc(n))

另一方面所有进程将陷入无限等待状态。可以推出 need(1)+ ┅+need(n)

上式表示死锁发生后,n个进程还需要的资源量之和小于n,这意味着此刻至少存在一个进程i,need(i)=0,即它已获得了所需要的全部资源。既然该进程已获得了它所需要的全部资源,那么它就能执行完成并释放它占有的资源,这与前面的假设矛盾,从而证明在这个系统中不可能发生死锁。 12 设当前的系统状态如下,系统此时Available=(1,1,2):

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