计算机操作系统_进程间互斥与同步

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智慧树 计算机操作系统 网课章节测试答案

智慧树 计算机操作系统 网课章节测试答案

计算机操作系统在线学堂•得分:8••评语:••名称计算机操作系统•成绩类型百分制•截止时间2022-07-22 23:59•题目数5•总分数10说明第二次见面课课后测验提示:选择题选项顺序为随机排列•第1部分•总题数:51【单选题】 (2分)关于同步和互斥关系,以下叙述错误的是:A.并发进程推进过程中由于共享互斥资源可能形成互斥关系B.互斥表现的是一种竞争关系,互斥进程不能同时使用互斥资源C.并发进程推进过程中围绕共享资源可能形成合作关系D.同步表现的是进程之间的合作关系,同步进程可以同时使用临界资源2【单选题】 (2分)关于临界区和临界资源的说法,错误的是A.并发进程体中关于同一临界资源的临界区称为相关临界区B.临界区指的是进程体中使用临界资源的代码段C.一个进程体中只能有一块临界区D.临界资源指的是并发进程并发推进过程中需要共享但是不能同时共享的资源3【多选题】 (2分)PV操作可用来实现A.并发进程间的互斥B.进程间少量信息的传递C.并发进程间的同步D.进程间大量信息的传递4【判断题】 (2分)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A.对B.错5【判断题】 (2分)互斥是指不但不能同时用,谁先用谁后用也有严格约束A.错B.对总分8第1部分12345Copyright © 2003-现在Zhihuishu. All rights reserved.沪ICP备10007183号-5沪公网备31010402003974号电子营业执照计算机操作系统在线学堂•得分:10••评语:••名称计算机操作系统•成绩类型百分制•截止时间2022-07-22 23:59•题目数5•总分数10说明第一次见面课课后测验提示:选择题选项顺序为随机排列•第1部分•总题数:51【单选题】 (2分)以下关于进程的表述错误的是A.进程具有独立性,进程是分配资源和参与CPU调度的独立单位B.进程具有动态性,操作系统为了描述和管理程序动态的执行过程才引入了“进程”C.进程是一个程序的一次动态执行过程,进程由要执行的代码和要处理的数据组成D.进程具有并发性和异步性,每个进程的推进速度都是不可预知的2【单选题】 (2分)下列哪一种进程状态转换是不可能的A.阻塞态→运行态B.就绪态→运行态C.运行态→就绪态D.运行态→阻塞态3【判断题】 (2分)进程是按异步方式运行的,即,它的推进速度是不可预知的A.对B.错4【判断题】 (2分)一个进程由程序代码、数据集和进程控制块TCB组成。

操作系统第6章 进程互斥与同步

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; }

利用信号量和PV操作实现进程互斥和同步问题

利用信号量和PV操作实现进程互斥和同步问题

临界区; 临界区; 临界区;
V(S); V(S); V(S);
…… …… …… ……
V(S):①将信号量S的值加1,即S=S+1;
②如果S>0,则该进程继续执行;否则释放队列中第一个等待信号量的进程。
PV操作的意义:我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。
什么是信号量?信号量(semaphore)的数据结构为一个值和一个指针,指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时,表示当前可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意,信号量的值仅能由PV操作来改变。
在计算机操作系统中,PV操作是进程管理中的难点。
首先应弄清PV操作的含义:PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程),对信号量进行操作,具体定义如下:
P(S):①将信号量S的值减1,即S=S-1;
ห้องสมุดไป่ตู้
②如果S>=0,则该进程继续执行;否则该进程置为等待状态,排入等待队列。
一般来说,信号量S>=0时,S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源,因此S的值减1;当S<0时,表示已经没有可用资源,请求者必须等待别的进程释放该类资源,它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源,因此S的值加1;若S=<0,表示有某些进程正在等待该资源,因此要唤醒一个等待状态的进程,使之运行下去。
其中信号量S用于互斥,初值为1。
使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是:
(1)每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现,先做P操作,进临界区,后做V操作,出临界区。若有多个分支,要认真检查其成对性。

互斥与同步

互斥与同步

互斥与同步介绍互斥与同步是计算机科学中重要的概念,用于解决多任务并发执行时可能出现的数据竞争和资源冲突问题。

互斥指的是一段代码或一段逻辑在同一时间只能由一个线程或进程访问,而同步则是指多个线程或进程之间按照一定顺序进行协调和通信。

在多线程或多进程环境中,互斥与同步是必不可少的。

正确的使用互斥和同步机制可以保证程序的正确性和可靠性,同时提高系统的性能和资源利用率。

本文将详细探讨互斥与同步的概念、实现方法以及在不同场景下的应用。

互斥概念互斥的定义互斥是指多个并发执行的线程在访问共享资源时遵循一种规则,以防止彼此产生冲突。

互斥机制通常使用互斥量或锁来实现,通过对共享资源进行加锁和解锁操作,确保每一时刻只有一个线程可以访问该资源。

互斥的目的互斥的目的是保护共享资源,避免数据竞争和资源冲突。

当多个线程同时对共享资源进行读写时,如果没有互斥机制的保护,可能会导致数据不一致或错误的结果。

互斥的实现方式互斥可以通过互斥量、信号量和自旋锁等方式来实现。

互斥量互斥量是一种计数信号量,其内部维护一个资源和一个等待队列。

当一个线程请求互斥量时,如果资源没有被占用,则线程可以获得互斥量并将其标记为占用状态;如果资源已经被占用,则线程将被阻塞,加入到等待队列中,直到资源被释放。

信号量是一种标识资源可用数量的计数器。

当一个线程请求信号量时,如果计数器大于零,则线程可以继续执行;如果计数器等于零,则线程将被阻塞,直到计数器大于零。

自旋锁自旋锁是一种忙等待的锁机制,它不会使线程阻塞,而是通过循环不断地尝试获取锁。

自旋锁适用于锁定时间短、竞争激烈的情况,避免了线程切换的开销。

同步概念同步的定义同步是指多个线程或进程之间按照一定的顺序进行协调和通信,以共同完成任务。

同步机制可以保证多个线程或进程的操作按照一定的规则和顺序执行,避免产生不一致或错误的结果。

同步的目的同步的目的是保证程序的正确性和可靠性。

当多个线程或进程同时执行时,如果没有同步机制的控制,可能会导致竞争条件和数据不一致。

计算机操作系统-陆丽娜-课后答案第四章

计算机操作系统-陆丽娜-课后答案第四章

14. 设 N 为整型数,初始值为 3,两个并发进程 A 和 B 的程序如下:
process A
process B
do{ N=N+5; }
do{ print(N);
N=0;
} 若 process A 先执行了三个循环后,process A 和 process B 又并发执
行了一个循环,写出可能出现的打印值。请用 P、V 操作实现同步, 使两并发进程能正确执行。
量 S1 和 S2 初值均为 0。试问 P1、P2 并发执行后,x、y 的值各为多 少?
P1:
P2:
begin
begin
y:=1;
x:=1;
y:=y+3;
x:=x+5;
V(S1);
P(S1);
z:=y+1;
x:=x+y;
P(S2);
V(S2);
y:=z+y
end
z:=z+x;
end 答:x=10 y=9 z=15
9. 列举死锁的各种预防策略。 答: 静态分配资源策略:要求每一个进程在开始执行前就要申请它所需要 的全部资源,仅当系统能满足进程的资源申请要求时才把资源分配给 进程,该进程才能开始执行(注意,所有并发执行的进程要求的资源 总和不能超过系统拥有的资源数)。(破坏第二个条件)
按序分配资源策略:把系统中所有资源排一个顺序,对每一个资源给 一个确定的编号,规定任何一个进程申请两个以上资源时总是先申请 编号小的资源,后申请编号大的资源(或者先申请编号大的,后申请 编号小的资源)。系统按进程对资源的申请顺序来分配资源。按序分 配策略将阻止死锁 的第四个条件(循环等待条件)的出现。
end
Ⅱ 单项选择题

操作系统进程的定义

操作系统进程的定义

操作系统进程的定义操作系统进程的定义1.引言在计算机系统中,进程是操作系统进行任务调度和资源管理的基本单位。

本文将介绍操作系统进程的定义及相关概念。

2.进程的概念2.1 进程的定义进程可以被定义为正在执行的程序实例。

每个进程都有自己的地质空间、内存和资源使用情况等属性,并且可以独立地执行和运行。

2.2 进程的特征进程具有以下特征:- 动态性:进程是动态和消亡的,可以动态地创建、终止和切换。

- 并发性:多个进程可以同时运行,实现操作系统的并发执行。

- 独立性:进程之间是独立的,相互之间不会干扰彼此的执行。

- 异步性:进程是独立运行的,它们的执行速度不受外部事件的干扰。

- 结构性:进程由程序、数据和资源组成,具有结构性。

3.进程的状态进程在运行过程中会有不同的状态,常见的进程状态包括:3.1 创建状态:进程正在被创建,但尚未开始执行。

3.2 就绪状态:进程已经准备好运行,正在等待分配CPU资源。

3.3 运行状态:进程正在执行中,占用CPU资源。

3.4 阻塞状态:进程由于某些原因无法继续执行,暂时阻塞。

3.5 终止状态:进程执行完成或被终止,进程即将结束。

4.进程的调度进程调度是操作系统的重要功能,通过调度算法将就绪状态的进程分配给CPU进行执行,并根据优先级和进程的状态进行相应的调度操作。

5.进程间的通信5.1 进程间通信的定义进程间通信(IPC)是指在进程间传输数据或共享信息,实现进程之间的协作和资源共享。

5.2 进程间通信的方式常见的进程间通信方式包括共享内存、消息传递、管道、信号量和套接字等。

6.进程的同步与互斥为了确保进程间数据的一致性,需要进行进程的同步与互斥控制。

同步是指协调进程之间的执行顺序,互斥是指防止多个进程同时访问共享资源。

7.附件本文档无涉及附件。

8.法律名词及注释8.1 进程:指操作系统中正在执行的程序实例。

8.2 地质空间:进程的内存地质范围,用于存储程序和数据。

8.3 资源:进程所需的各种系统资源,如CPU、内存、文件等。

计算机操作系统pv操作

计算机操作系统pv操作

引言概述计算机操作系统中的PV操作是进程同步和互斥的重要手段,用于解决多个进程共享资源时可能引发的竞争条件和死锁问题。

PV操作是通过对进程间的信号量进行操作来实现的。

本文将详细介绍PV 操作的定义、原理和应用场景,并通过分析五个大点来深入探讨PV 操作的实现和特性。

正文内容一、PV操作的定义和原理1.PV操作简介:PV操作是一种用于进程间同步和互斥的机制,主要包括两个操作——P操作(等待)和V操作(发出信号)。

2.P操作原理:进程执行P操作时,会判断信号量的值是否大于0,若大于0则将其减一;若等于0则进程被阻塞,等待信号量的值大于0。

3.V操作原理:进程执行V操作时,会将信号量的值加一;如果有阻塞的进程,会唤醒其中一个进程。

4.PV操作的互斥性:PV操作可以实现进程对共享资源的互斥保护,即只允许一个进程访问资源。

5.PV操作的同步性:PV操作可以实现进程之间的同步,即某个进程需要等待其他进程执行完相应操作后再进行操作。

二、PV操作的应用场景1.生产者消费者问题:通过使用信号量来解决生产者和消费者之间的同步和互斥问题,确保生产者和消费者能够正确地访问共享缓冲区。

2.读者写者问题:通过使用信号量来解决多个读者和一个写者之间的同步和互斥问题,确保读者和写者能够正确地访问共享资源。

3.互斥访问共享资源:通过使用信号量来保证多个进程对共享资源的互斥访问,防止竞争条件的发生。

4.进程间的消息传递:通过使用信号量来实现进程间的同步和消息传递,确保消息的正确发送和接收。

5.进程的顺序执行:通过使用信号量来控制进程的执行顺序,确保某些进程按照特定的顺序执行。

三、PV操作的实现方式1.信号量的定义和初始化:在操作系统中,信号量是由一个整数值和一个相关的进程等待队列组成。

需要在创建信号量时对其进行初始化。

2.P操作的实现:P操作需要对信号量的值进行判断,若大于0则执行减一操作;若等于0则将进程加入等待队列,进入阻塞状态。

操作系统精髓与设计原理-第5章 并发性_互斥和同步

操作系统精髓与设计原理-第5章 并发性_互斥和同步

第五章并发性:互斥和同步复习题:5.1列出与并发相关的四种设计问题答:进程间的交互,共享资源之间的竞争,多个进程的同步问题,对进程的处理器时间分配问题5.2列出并发的三种上下文答:多个应用程序,结构化应用程序,操作系统结构5.3执行并发进程的最基本要求是什么?答:加强互斥的能力5.4列出进程间的三种互相知道的程度,并简单地给出各自的定义。

答:进程间互相不知道对方:这是一些独立的进程,他们不会一起工作。

进程间间接知道对方:这些进程并不需要知道对方的进程ID号,但他们共享访问某些对象,如一个I/O缓冲区。

进程间直接知道对方:这些进程可以通过进程ID号互相通信,用于合作完成某些活动。

5.5竞争进程和合作进程进程间有什么区别。

答:竞争进程需要同时访问相同的资源,像磁盘,文件或打印机。

合作进程要么共享访问一个共有的资源,像一个内存访问区,要么就与其他进程相互通信,在一些应用程序或活动上进行合作。

5.6列出与竞争进程相关的三种控制问题,并简单地给出各自的定义。

答:互斥:竞争进程仅可以访问一个临界资源(一次仅有一个进程可以访问临界资源),并发机制必须满足一次只有一个进程可以访问临界资源这个规则。

死锁:如果竞争进程需要唯一的访问多于一个资源,并且当一个进程控制着一个进程,且在等待另一个进程,死锁可能发生。

饥饿:一组进程的一个可能会无限期地拒绝进入到一个需要资源,因为其他成员组成垄断这个资源。

5.7列出对互斥的要求。

答:1.必须强制实施互斥:在具有关于相同资源或共享对象的临界区的所有进程中,一次只允许一个进程进入临界区。

2.一个在临界区停止的进程必须不干涉其他进程。

3.绝不允许出现一个需要访问临界区的进程被无限延迟的情况,即不会饿死或饥饿。

4.当没有进程在临界区中时,任何需要进入临界区的进程必须能够立即进入。

5.对相关进程的速度和处理器的数目没有任何要求和限制。

6.一个进程驻留在临界区中的时间是有限的。

5.8在信号量上可以执行什么操作。

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进程间互斥与同步
实验内容:
编写算法,实现进程间对临界资源的互斥访问以及进程间的同步关系。

实验要求:
1、要求进程互斥使用文本文件;
2、假定文本文件txt1最大可写入30个字符;
3、写满后复制进程将文本文件的内容复制到另一个文本文件txt2中(无长度限制)。

4、复制进程复制完毕写入进程可再重新写入,重复执行3,4,直到给出停止命令。

5、实现进程间的同步和互斥。

代码:
#include<iostream>
#include<cstdio>//stdio.h
#include<cstdlib>//函数库
#include<unistd.h>//linux/unix的系统调用
#include<sys/sem.h>//信号量
#include<errno.h>
using namespace std;
typedef union _semnu{
int val;
struct semid_ds *buf;
ushort *array;
}semun;
//v操作
void v(int &sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num=0;
sem_b.sem_op=1;
sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;
if(semop(sem_id,&sem_b,1)==-1)
{
cout<<"error"<<endl;
exit(0);
}
}
//p操作
void p(int &sem_id)
{
struct sembuf sem_b;
sem_b.sem_num=0;
sem_b.sem_op=-1;
sem_b.sem_flg=SEM_UNDO;
if(semop(sem_id,&sem_b,1)==-1)
{
cout<<"error"<<endl;
exit(0);
}
}
//设置信号量初值
void set(int sem_id,int val=1)
{
semun sem_un;
sem_un.val=val;
if(semctl(sem_id,0,SETVAL,sem_un)==-1)
{
if(errno==EEXIST)
cout<<"exist"<<endl;
cout<<"set"<<val<<"error"<<endl;
exit(0);
}
}
void del(int sem_id)
{
semun sem_un;
if(semctl(sem_id,0,IPC_RMID,sem_un)==-1)
cout<<"error"<<endl;
}
int main()
{
//互斥量
int sem_mutex=semget((key_t)8888,1,IPC_CREAT);
set(sem_mutexk,1);
int sem_full=semget((key_t)1234,1,IPC_CREAT);
cout<<sem_full<<endl;
//set semaphore full
set(sem_full,0);
int sem_empty=semget((key_t)1235,1,IPC_CREAT);
cout<<sem_empty<<endl;
//set semaphore emtpy
set(sem_empty,1);
FILE *fp1=fopen("./txt1","w");
FILE *fp2=fopen("./txt1","r");
FILE *fp3=fopen("./txt2","w");
pid_t id=fork();
if(id>0)//parent
{
//produce
//p(empty)
//
//v(full)
for(int i=0;i<5;i++)
{
p(sem_empty);
p(sem_mutex);//锁定临界区
cout<<"writing... "<<i<<endl;
fseek(fp1,0,SEEK_SET);
fputs("QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM1234",fp1); fflush(fp1);
sleep(1);
cout<<"write done"<<endl;
v(sem_mutex);
v(sem_full);
}
fclose(fp1);
cout<<"txt2:"<<endl;
system("cat txt2 \n");
}else if(id==0)
{
//consume
//p(full)
//
//v(empty)
char buf[32];
buf[31]='\0';
fill(buf,buf+20,0);
for(int i=0;i<5;i++)
{
p(sem_full);
p(sem_mutex);//锁定临界区
cout<<"reading... "<<i<<endl;
fseek(fp2,0,SEEK_SET);
fgets(buf,30,fp2);
fputs(buf,fp3);
fflush(fp3); //由于缓冲方式的影响,30个字符不会立刻读取到buf 中,需要fflush
cout<<buf<<endl;
cout<<"read done"<<endl;
cout<<endl;
sleep(1);
v(sem_mutex);
v(sem_empty);
}
fclose(fp2);
fclose(fp3);
exit(0);
}else//error
{
cout<<"创建子进程失败!"<<endl;
exit(0);
}
// del(sem_full);
// del(sem_empty);
return0;
}
输出结果:
//注意要以root用户运行程序
196608
229377
writing 0
write done
reading 0
QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM123
read done
writing (1)
write done
reading (1)
QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM123 read done
writing (2)
write done
reading (2)
QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM123 read done
writing (3)
write done
reading (3)
QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM123 read done
writing (4)
write done
txt2:
reading (4)
QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM123 read done。

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