操作系统-进程同步习题答案(22)

第二章进程同步

一、选择最合适的答案

1. 用P、V操作管理临界区时，信号量的初值一般应定义为（ C ）。

A.–1

B.0

C.1

D.任意值

2. 有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则信号量的变化范围是（ A ）。

A.1至–(m-1)

B.1至m-1

C.1至–m

D.1至m

3. 在下面的叙述中，正确的是（ C ）。

A.临界资源是非共享资源

B.临界资源是任意共享资源

C.临界资源是互斥共享资源

D.临界资源是同时共享资源

4. 对进程间互斥地使用临界资源，进程可以（D）

A.互斥地进入临界区

B.互斥地进入各自的临界区

C.互斥地进入同一临界区

D.互斥地进入各自的同类资源的临界区

5. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝1时表示（ B ）。

A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待

B.没有一个进程进入临界区

C.两个进程都进入了临界区

D.两个进程都在等待

6. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝-1时表示（ A ）。

A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待

B.没有一个进程进入临界区

C.两个进程都进入了临界区

D.两个进程都在等待

7．当一进程因在记录型信号量S上执行P(S)操作而被阻塞后，S的值为（ B ）。

A.>0

B.<0

C.≥0

D.≤0

8．当一进程因在记录型信号量S上执行V(S)操作而导致唤醒另一进程后，S的值为（ D ）。

A.>0

B.<0

C.≥0

D.≤0

9．如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（ A ）个进程等待。

A.4

B.3

C.5

D.0

10．若有4个进程共享同一程序段，而且每次最多允许3个进程进入该程序段，则信号量的变化范围是（ B ）。

A. 3，2，1，0

B. 3，2，1，0，-1

C. 4，3，2，1，0

D. 2，1，0，-1，-2

11．若信号S的初值为2，当前值为-1，则表示有( B )个等待进程？

A.0

B.1

C.2

D.3

12．如果有三个进程共享同一互斥段，而且每次最多允许两个进程进入该互斥段，则信号量的初值应设置为（ C ）。

A. 3

B. 1

C. 2

D. 0

13．并发进程之间（ D ）

A.彼此无关

B.必须同步

C.必须互斥

D.可能需要同步或互斥

14．在操作系统中，有一组进程，进程之间具有直接相互制约性。这组并发进程之间（ B ）。

A.必定无关

B.必定相关

C.可能相关

D.相关程度相同

15. （ A ）操作不是P操作可完成的。

A.为进程分配处理机

B.使信号量的值变小

C.可用于进程的同步

D.使进程进入阻塞状态

二、选择所有正确的答案

1. 有关进程的描述中，（ AC ）是正确的。

A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制

B.利用信号量的P. V操作可以交换大量信息

C.同步是指并发进程之间存在的一种制约关系

D.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

2. 下列资源中，( ACD ) 是临界资源。

A.打印机

B.非共享的资源

C.共享变量

D.共享缓冲区

3. 进程从执行状态转换到阻塞状态的可能原因是( BD ).

A.时间片完

B.需要等待其它进程的执行结果

C.执行了V操作

D.执行了P操作

4. 进程从阻塞状态转换到就绪状态的可能原因是( BC ).

A. 时间片完

B. 其它进程执行了唤醒原语

C. 执行了V操作

D. 执行了P操作

5.在单处理机系统中，设系统中有n个进程（n>2）,且当前处理机没有执行进程调度程序，下述情况哪些可能发生（ BCD ）。

A.没有运行的进程，有2个进程处于就绪状态，n个进程处于等待状态。

B.一个进程处于运行状态，n-1个进程处于等待状态。

C. 一个进程处于运行状态，1个进程处于就绪状态，n-2个进程处于等待状态。

D. 一个进程处于运行状态，n-1个进程处于就绪状态，没有进程处于等待状态

三、判断正误，错误的简要说明理由

1．一个临界资源可以对应多个临界区。(√)

2．互斥地使用临界资源是通过互斥地进入临界区实现的。(X)

表达不确切，应该是互斥的进入同类临界区。

3．同步信号量的初值一般为1。(X)

互斥信号量的初值一般为1；而同步信号量的初值应视具体情况而定。

4．生产者－消费者问题是一个既有同步又有互斥的问题。(√)

5．进程A、B共享变量x，需要互斥执行；进程B、C共享变量y，B、C也需要互斥执行，因此，进程A、C必须互斥执行。(X)

不具有传递性。

6. 单道程序系统中程序的执行也需要同步和互斥。(X)

单道程序系统不具有并发性，因此不需要同步和互斥。

四、解答题

1．某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题：

(1)用P、V操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量？写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。

(2)根据所定义的信号量，把应执行的P、V操作填入下述程序中，以保证进程能够正确地并发执行。

COBEGIN PROCESS Pi (i=1,2,…..)

Begin

;

进入售票厅；

购票；

；

退出；

End;

COEND

（3）若欲购票者最多为n个人，写出信号量可能的变化范围（最大值和最小值）。

解：

售票厅问题：

(1)定义一信号量S，初始值为20。

S>0 S的值表示可继续进入售票厅的人数

S=0 表示售票厅中已有20名顾客

S<0 |S|的值为等待进入售票厅中的人数

(2)上框为P(S)

下框为V(S)

(3)S的最大值为20

S的最小值为20-N，N为某一时刻需要进入售票厅的最大人数。

2．进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什么原因引起的？下列活动分别属于哪种制约关系？

（1）若干同学去图书馆借书；

（2）两队举行篮球比赛；

（3）流水线生产的各道工序；

（4）商品生产和社会消费。

解：

进程间存在着2种相互制约的关系：直接制约关系（即同步问题）和间接制约关系（即互斥问题）。同步问题是存在逻辑关系的进程之间相互等待所产生的制约关系，互斥问题是相互无逻辑关系的进程间竞争使用相同资源所发生的制约关系。

(1)属于互斥关系，因为书的个数是有限的，一本书只能借给一个同学；

(2)属于互斥关系，篮球只有一个，两队都要争夺；

(3)属于同步关系，各道工序的开始都依赖前道工序的完成；

(4)属于同步关系，商品没生产出来，消费无法进行，商品未消费完，生产也无须进行。

3．设有两个优先级相同的进程P1和P2如下。信号量S1和S2的初值均为0，试问P1、P2并发执行结束后，x=?，y=?，z=?

〈进程P1〉〈进程P2〉

y:=1; x:=1;

y:=y+2; x:=x+1;

V(S1); P(S1);

z:=y+1; x:=x+y;

P(S2)；V(S2)；

y:=z+y; z:=x+z;

解：

因为P1和P2是两个并发进程，所以进程调度程序调度P1和P2的顺序是不确定的。

这里不妨假设P1先执行。进程P1执行到语句P(S2)时，S2＝-1，进程P1阻塞。此时，y=3，z=4。当进程调度程序调度到进程P2时，由于进程P1已执行了V(S1)，进程P2在执行P(S1)时并未阻塞而继续执行，当执行到V(S2)时，将P1唤醒，然后执行最后一个语句z:=x+z，此时x=5，z=9。当进程P1再次被调度时，继续执行P1的最后一个语句，此时y=12,最终结果是：x=5，y=12，z=9。

如果当P2进程执行到V(S2)时，将P1唤醒，然后P2进程被中断，此时x=5，y=3, z=4。P1进程开始执行然后执行最后一个语句y:=z+y，此时x=5，y=3,z=7。然后P2进程被调度，执行z:= x+z，此时x=5，y=3，z=12。

如果P2先执行，则执行结果与上面

4. 桌上有一空盘，只允许存放一个水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子。儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘中空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。

分析在本题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，且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。若放入果盘中的是苹果，则允许女儿吃，儿子必须等待；若放入果盘中的是桔子，则允许儿子吃，女儿必须等待。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。

解在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为1；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。同步描述如下：

int S=1;

int Sa=0;

int So=0;

main( )

{

cobegin

father();

son();

daughter();

coend

}

father()

{

while(1)

{

P(S );

将水果放入盘中；

if （放入的是桔子）V(So);

else V(Sa);

}

}

son( )

{

while(1)

{

P(So);

从盘中取出桔子；

V(S);

吃桔子；

}

}

daughter( )

{

while(1)

{

P(Sa);

从盘中取出苹果；

V(S);

吃苹果；

}

}