进程同步与互斥部分作业
操作系统习题
操作系统作业【注意】对于作业中的选择题，都要求抄写题目(题中若有插图可不画)，并在题目上填写答案。
作业1——进程同步（1）1．设有n个进程使用同一个共享变量，如果最多允许m（m < n）个进程同时进入相关临界区，则信号量的变化范围是。
A. n,n-1,...,n-mB. m,m-1,...1,0,-1,...m-nC. m,m-1,...1,0,-1,...m-n-1D. m,m-1,...1,0,-1,...m-n+12．对于有两个并发进程的系统，设互斥信号量为mutex，若mutex=0，则。
A. 表示没有进程进入与mutex相关的临界区B. 表示有一个进程进入与mutex相关的临界区C. 表示有一个进程进入与mutex相关的临界区，另一个进程等待进入D．表示有两个进程进入与mutex相关的临界区3．S.queue，S.value是信号灯S的两个组成部分，当S.queue为空时，S.value的值是( ) A．S.value≤0 B．S.value=0 C．S.value=1 D．Svalue≥04．如果信号量的当前值为-3，则表示系统中在该信号量上有个等待进程。
5．下列选项中，操作系统提供给应用程序的接口是。
（2010全国试题）A．系统调用B．中断C．库函数D．原语6．下列选项中，导致创建新进程的操作是。
（2010全国试题）I．用户登录成功II．设备分配III．启动程序执行A．仅I和II B．仅II和III C．仅I和III D．I、II和III7．设与某资源关联的信号量初值为3，当前值为1。
若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别是。
（2010全国试题）A．0、1 B．1、0 C．1、2 D．2、0作业2——进程同步（2）1．如何利用信号量机制来实现多个进程对临界资源的互斥访问？2．四个进程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：。
操作系统第6章 进程互斥与同步
Co-begin void Producer_i( ) (i=1,2…k) { item next_p; while(1){ produce an item in next_p P(empty); P(s); add next_p to buffer V(s); V(full); } } void consumer_j( ) (j=1,2…m) { item next_c; while(1){ P(full); P(s); remove an item from buffer to next_c V(s); V(empty); consume the item in next_c}} Co-end
• 进入临界段之前要申请，获得批准方可进入； • 退出临界段之后要声明，以便其他进程进入。
用程序描述： While(1){ entry_section; critical_section; exit_section; remainder_section; }
解决临界段问题的软件算法必须遵循：
准则1:不能虚设硬件指令或假设处理机数目。 准则2:不能假设n个进程的相对速度。 准则3:当一个进程未处于其临界段时，不应阻止 其他进程进入临界段。 准则4:当若干进程欲进入临界段时，应在有限时 间内选出一个进程进入其临界段。 用准则3，4不难推出下面原则 协调各进程入临界段的调度原则： • 当无进程处于临界段时，允许一个进程立即进入临界段。
3.实现临界段的硬件方法
利用处理机提供的特殊指令实现临界区加锁。 常见硬件指令有: ⑴ “Test_and_Set”指令 该指令功能描述为： int *target ( 限定为0,1） int Test_and_Set (int *target) { int temp; temp = *target ； *target = 1; return temp; }
解释一下进程同步和互斥的概念,并提供一些实际应用的例子。
解释一下进程同步和互斥的概念，并提供一些实际应用的例子。
解释进程同步和互斥的概念，并提供实际应用例子进程同步和互斥是操作系统中重要的概念，用于确保并发执行的进程能够正确地共享资源和避免竞争条件的发生。
以下是对这两个概念的解释以及一些实际应用的例子：进程同步的概念进程同步是指多个进程在执行过程中按照一定的顺序和规则进行协调以达到预期的结果。
在并行执行的环境下，进程可能会相互依赖或者依赖于某些共享资源，因此需要通过某种机制来保证进程之间的协调与同步。
常见的进程同步机制有：1. 互斥锁（Mutex）：一种二进制信号量，用于确保在某一时刻只有一个进程访问共享资源，其他进程需要等待。
2. 信号量（Semaphore）：用于控制多个进程对共享资源的访问，可以通过增减信号量的值来实现协调。
3. 条件变量（Condition Variable）：用于在某一进程等待某个条件满足时暂停执行，直到条件满足后继续执行。
进程互斥的概念进程互斥是指多个进程对于共享资源的访问被限制为互斥的，即同一时刻只能有一个进程访问共享资源。
这样可以防止并发时的竞争状况，确保每个进程得到正确的结果。
实际应用例子：1. 银行账户：多个用户同时进行转账或查询操作时，需要对账户进行同步操作，避免出现数据不一致的情况。
2. 打印机：多个进程同时请求打印机，需要通过互斥机制来控制打印机资源的访问顺序，避免打印内容交叉或重叠。
3. 多线程编程：在多线程编程中，多个线程共享同一数据结构时，需要使用锁或信号量等机制来保证线程之间的同步和互斥。
这些例子中，进程同步和互斥机制的应用确保了资源的正确使用和并发操作的有序性，提高了系统的稳定性和可靠性。
以上是关于进程同步和互斥的概念解释以及实际应用例子的内容。
进程同步和互斥在操作系统中扮演重要角色，对于确保并发操作的正确性至关重要。
进程的同步与互斥实验报告
进程的同步与互斥实验报告1.实验目的进程（线程）的同步与互斥是操作系统中非常重要的概念，本实验旨在通过实际操作，加深对这些概念的理解和掌握。
通过编写多个进程（线程），并在其间进行同步与互斥操作，验证同步与互斥的实际效果。
2.实验环境本实验在Linux系统下进行，使用C/C++语言编程。
3.实验内容3.1同步在实验中，我们编写了两个进程A和B，这两个进程需要按照特定的顺序执行。
为了实现同步，我们使用信号量机制来确保进程A和B按照正确的顺序执行。
3.2互斥在实验中，我们编写了多个进程C和D，这些进程需要同时对一个共享资源进行访问。
为了实现互斥，我们使用互斥锁机制来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
4.实验过程4.1同步实验编写进程A和进程B的代码，使用信号量机制实现同步。
进程A先运行，然后通过信号量唤醒进程B，进程B再开始执行。
通过观察进程的运行顺序，验证同步机制是否起作用。
4.2互斥实验编写进程C和进程D的代码，使用互斥锁机制实现互斥。
进程C和进程D同时对一个共享资源进行访问，通过互斥锁来确保同一时刻只有一个进程访问共享资源。
观察进程的输出结果，验证互斥机制是否起作用。
5.实验结果5.1同步实验结果进程A开始执行进程A执行完毕进程B开始执行进程B执行完毕5.2互斥实验结果进程C开始执行进程C访问共享资源进程C执行完毕进程D开始执行进程D访问共享资源进程D执行完毕6.实验分析通过上述结果可以看出，同步实验中进程A和进程B按照正确的顺序执行，证明了同步机制的有效性。
互斥实验中进程C和进程D能够正确地交替访问共享资源，证明了互斥机制的有效性。
7.实验总结通过本次实验，我深刻理解了进程（线程）的同步与互斥，并通过实际操作加深了对这些概念的理解。
同步和互斥是操作系统中非常重要的概念，对于应对资源竞争和提高程序性能具有重要意义。
在实际开发中，我们应该合理使用同步和互斥机制，以确保程序的正确性和并发执行的效率。
(完整版)第三章进程同步与通信作业习题与答案
第三章一．选择题(50题)1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。
A.管道B.管程C.通道D.DMA2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。
A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。
A.3B.2C.1D.04.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V 操作管理时信号量S的可能取值是_C__。
A.3,2,1,0，-1B.2,1,0，-1，-2C. 1,0，-1，-2，-3D.4,3，2,1,05.下面有关进程的描述，是正确的__A__。
A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误D.P、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。
A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B_ _。
A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。
A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__。
A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__。
A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。
进程同步与互斥练习
．并发进程在访问共享资源时可能出现与时间有关地错误
．同步是指并发进程中存在地一种制约关系
．各自独立地并发进程在执行时不会相互影响文档收集自网络，仅用于个人学习
．一个正在运行地进程调用()后，若地值为（），则该进程可以继续运行.
．＞
．＜
．≠
．≥
．≤文档收集自网络，仅用于个人学习
．使用共享资源
．执行地顺序性
．要求计算时间地长短
．程序地长度文档收集自网络，仅用于个人学习
．并发进程中与共享变量有关地程序段称为（）.
．共享子程序
．临界区
．管理区
．公共数据区文档收集自网络，仅用于个人学习
．用来实现进程同步与互斥地操作实际上是由（）过程组成地.
．一个可被中断地
．一个不可被中断地
．两个可被中断地
配套工人工作过程：
：()
()
()
()
分别取上衣和裤子进行配套
()
()
()
()
在一个盒子里，混装了数量相等地黑白围棋子.现在利用自动分拣系统把黑子、白子分开，设分拣系统有两个进程和，其中进程拣白子；进程拣黑子.规定每个进程一次拣一子，当一个进程在拣时不允许另一个进程去拣，当一个进程拣了一子时，必须让另一个进程去拣.试写出进程和能够正确并发执行地程序.文档收集自网络，仅用于个人学习
．互斥使用资源，循环等待资源死锁防止，死锁避免．防止
．静态分配，按序分配，剥夺式分配．不安全．银行家
．安全
．处理器，主存储器．循环等待资源．静态
．任意值
．
．
．
．现有个具有相关临界区地并发进程，如果某进程调用操作后变为等待状态，则调用操作时信号量地值必定为（）.
进程同步与互斥应用例子
数据库
写者 { 写数据库； }
读者 { 读数据库； }
进程的互斥
分析：写进程writer、读进程reader因竞争数据库这个资源
而成为互斥关系。因为写进程执行时，不能执行其他读写 进程，所以还必须设置一个计数器统计读进程的个数。如 果是第一个读进程，就与写进程竞争数据库。如果是最后 一个读进程，就释放数据库。因计数器是一个临界资源， 所以多个读进程对计数器的操作又是互斥操作。
进程的同步
解：这是一个同步问题，信号量初值：S2=0，S3=0，S4=0， S5=0，S6=0
进程P1 执行P1 V(S2) V(S3) 进程P4 P(S4) 执行P4 V(S6) 进程P2 P(S2) 执行P2 V(S4) 进程P5 P(S5) 执行P5 V(S6) 进程P3 P(S3) 执行P3 V(S5) 进程P6 P(S6) P(S6) 执行P6
进程的同步
• 例1：假设有三个并发进程P，Q，R，其中P负责从输入设 备上读入信息并传送给Q，Q将信息加工后传送给R，R则负 责将信息打印输出。进程P、Q共享一个缓冲区，进程Q、R 共享另一个缓冲区。
3个进程P、Q、R P进程： 从输入设备上读入信息 将信息放入缓冲区1 Q进程： 从缓冲区1取出信息 将信息放入缓冲区2中 R进程： 从缓冲区2取出信息 将信息打印输出
进程的互斥
练习：过十字路口（单道）。
P4
P1
P3
P2
P1 { 通过路口； }
P2 { 通过路口； }
P3 { 通过路口； }
P4
{ 通过路口； }
进程的互斥
分析：进程P1、P2、P3、P4因竞争十字路口这个资源而成 为互斥关系。 设：信号量m表示十字路口资源，初值为1表示资源可用。
进程同步与互斥练习答案
2．一个正在运行的进程调用P(s)后，若S的 值为（AD ），则该进程可以继续运行。 A．S＞0 B．S＜0 C．S≠0 D．S≥0 E．S≤0
判断题
• 1．有交往的并发进程一定共享某些资源。 （√）
• 2．如果不能控制并发进程执行的相对速度， 则它们在共享资源时一定会出现与时间有 关的错误。 （ × ）
上衣或裤子后制作室工人都要分别把它们送到 配套室的衣架F1和裤架F2上，衣架F1上存放上 衣，裤架F2上存放裤子，衣架最多能放50件上 衣，裤架最多能放50条裤子。配套室工人每次
从架上取一件上衣和一条裤子，然后将它们配 成套装，并进行包装。为防止操作出错， 甲制
作室工人及配套室工人对衣架F1的存取动作应
设私用信号量empty1和empty2分别表示 衣架和裤架的空位数，
full1表示衣架上的衣服数，full2表示裤架上的 裤子数
（2）初始化mutex1=1，mutex2=1，
empty1=50，empty2=50，full1=0，full2=0
（3）描述：
甲制作室工人工作过程：
乙制作室工人工作过程：
• 3．并发进程的执行结果只取决于进程本身， 不受外界影响。 （ × ）
• 4．多道程序设计必然导致进程的并发执行。 （√ ）
1. 有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对资源 的互斥访问，则信号量值的变化范围是 1-m≤ mutex ≤1。
2. 对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0，则 ____B____
• 设有一个作业由四个进程组成，这四个进 程在运行时必须按图所示的顺序，用P、V 原语操作表达四个进程的同步关系。
T1
T3 T2
T4
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作业一：进程同步与互斥
一、选择题
1．任何两个并发进程之间存在着（）的关系。
A．各自完全独立B．拥有共享变量
C．必须互斥D．可能相互制约
2．并发进程执行时可能会出现“与时间有关的错误”，这种错误是由于并发进程（）引起的。
A．使用共享资源B．执行的顺序性
C．要求计算时间的长短D．程序的长度
3．用来实现进程同步与互斥的PV操作实际上是由（）过程组成的。
A．一个可被中断的B．一个不可被中断的
C．两个可被中断的 D. 两个不可被中断的
6．进程从运行态变为等待态可能由于（）。
A．执行了V操作B．执行了P操作
C．时间片用完D．有高优先级进程就绪
7．用PV操作管理互斥使用的资源时，信号量的初值应定义为（）。
A．任意正整数B．1 C．0 D．-1
8．现有n个具有相关临界区的并发进程，如果某进程调用P操作后变为等待状态，则调用P操作时信号量的值必定为（）。
A．≤0 B．1 C．n-1 D．n
10．用PV操作管理临界区时把信号量的初值定义为1，现已有一个进程在临界区，但有n 个进程在等待进人临界区，这时信号量的值为（）。
A．-1 B．1 C．-n D．n
11．用V操作唤醒一个等待进程时，被唤醒进程的状态应变成（）状态。
A．执行B．就绪C．运行D．收容
12．进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互( )关系。
A．间接B．制约C．继续D．调用
13．对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0，则________ A．表示没有进程进入临界区B．表示有一个进程进入临界区
C．表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入
D．表示有两个进程进入临界区
14．设系统中有n（n>2）进程，且当前不在执行进程调度程序，试考虑下述4种情况哪种不能发生：
A．没有运行进程，有2个就绪进程，n-2个进程处于等待状态。
B．有1个运行进程，没有就绪进程，n-1个进程处于等待状
C．有1个运行进程，有1个就绪进程，n-2个进程处于等待状态
D．有1个运行进程，有n-1个就绪进程，没有进程处于等待状态
15．有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对资源的互斥访问，则信号量值的变化范围是__________
16. 设与某资源关联的信号量初值为3，当前值为1。
若M表示该资源的可用个数，N表示等待该资源的进程数，则M、N分别是_______
二、分析题
1、下面是两个进程P0、P1互斥是用临界区的解决方法，能否达到互斥的目的？
设变量是flag[2]，且初值为：flag[0]=flag[1]=0;
进程Pi: /* i=0或1*/
flag[i]=1;
while (flag[(i+1)%2]==1) ;
Pi的临界区代码；
flag[i]=0;
2、进程P0和P1共享变量flag和turn。
它们进入临界区的算法描述如下：
var flag: array[0..1] of boolean; /*初值为false*/
turn: 0..1;
Process i (i=0 or 1)
while true
do begin
flaf[i] := true;
while turn <> i
do begin
while flag[j] == false /* j=1-i */
do skip; /* skip为空语句*/
turn := i;
end;
临界区;
flag[i] := false;
出临界区;
end
该算法能否正确地实现互斥？
三、应用题
1.若一只盘子一次只能放一个水果，A只往盘中放苹果，B只往盘中放梨子，C只从盘中
取苹果，D只从盘中取梨子。
试用P、V操作写出同步算法。
2.三个进程P1、P2、P3互斥使用一个包含N(N>0)个单元的缓冲区。
P1每次用produce( )
生成一个正整数并用put( )送入缓冲区某个单元中；P2每次用getodd( )从缓冲区中取出一个奇数并用countodd( )统计奇数个数；P3每次用geteven( )从缓冲区中取出一个偶数并用counteven( )统计偶数个数。
请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义。
要求用伪代码描述。
3.哲学家就餐问题：有5个哲学家共用一张圆桌，分别坐在周围的5张椅子上，在圆桌上
有5个碗和5只筷子，他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。
平时，每个哲学家进行思考，饥饿时便试图拿起其左右最靠近他的筷子，只有在他拿到两只筷子时才能进餐。
进餐完毕，放下筷子继续思考。
下图是其示意图。
4.理发师问题描述如下：理发店包含一间接待室和一间工作室，接待室内有n(n≥1)把椅子，
而工作室只有1把椅子。
如果没有顾客，理发师就去睡觉；如果来时所有椅子都有人，那么顾客离去；如果理发师在忙且接待室有空闲椅子，那么此顾客会坐在其中1把空闲的椅子上等待；如果理发师在睡觉；则顾客会唤醒他。
请采用信号量机制解决该理发师问题(可用伪代码描述)。
5.。