操作系统PV操作习题Word下载.docx
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P1();
P2();
P3();
P4();
P5();
P6();
coend
}
P1()
┇
v(f1);
v(f1):
P2()
p(f1);
v(f2);
)
P3()
v(f3);
P4()
p(f2);
v(f4);
P5()
v(f5);
P6()
p(f3);
p(f4);
p(f5);
二、生产者-消费者问题p25
生产者-消费者问题是最著名的进程同步问题。
它描述了一组生产者向一组消费者提供产品,它们共享一个有界缓冲区,生产者向其中投放产品,消费者从中取得产品。
生产者-消费者问题是许多相互合作进程的一种抽象。
例如,在输入时,输入进程是生产者,计算进程是消费者;
在输出时,计算进程是生产者,打印进程是消费者。
因此,该问题具有很大实用价值。
我们把一个长度为n的有界缓冲区(n>
0)与一群生产者进程P1、P2、…、Pm和一群消费者进程C1、C2、…、Ck联系起来,如图2.4所示。
假定这些生产者和消费者是互相等效的。
只要缓冲区未满,生产者就可以把产品送入缓冲区,类似地,只要缓冲区未空,消费者便可以从缓冲区中取走物品并消耗它。
生产者和消费者的同步关系将禁止生产者向满的缓冲区输送产品,也禁止消费者从空的缓冲区中提取物品。
图2.4生产者-消费者问题
为解决这一类生产者-消费者问题,应该设置两个同步信号量,一个说明空缓冲单元的
数目,用empty表示,其初值为有界缓冲区的大小n,另一个说明满缓冲单元的数目,用
full表示,其初值为0。
在本例中有P1、P2、…、Pm个生产者和C1、C2、…、Ck个消费者,它们在执行生产活动和消费活动中要对有界缓冲区进行操作。
由于有界缓冲区是一个临界资源,必须互斥使用,所以,另外还需设置一个互斥信号量mutex,其初值为1。
生产者-消费者问题的同步描述如下:
intfull=O;
/*满缓冲单元的数目*/
intempty=n;
/*空缓冲单元的数目*/
intmutex=1;
/*对有界缓冲区进行操作的互斥信号量*/
produceri();
/*i=1,2,┅,m;
j=l,2,┅,k*/
consumerj();
produceri()/*i=1,2,┅,m*/
while(生产未完成)
{
┇
生产一个产品;
p(empty);
p(mutex);
送一个产品到有界缓冲区;
v(mutex);
v(full);
consumerj()/*j=1,2,…,k*/
while(还要继续消费)
p(full);
从有界缓冲区中取产品;
v(mutex);
v(empty);
消费一个产品;
}
三、在操作系统中,进程是一个具有一定独立功能的程序在某个数据集上的一次
__________。
A.等待活动B.运行活动
C.单独操作D.关联操作
答:
B
四、多道程序环境下,操作系统分配资源以_______为基本单位。
A.程序B.指令C进程D.作业
C
五、对于两个并发进程,设互斥信号量为mutex,若mutex=O,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
六、两个进程合作完成一个任务。
在并发执行中,一个进程要等待其合作伙伴发来消
息,或者建立某个条件后再向前执行,这种制约性合作关系被称为进程的____。
A.同步B.互斥C.调度D.执行
A
七、为了进行进程协调,进程之间应当具有一定的联系,这种联系通常采用进程间交换数据的方式进行,这种方式称为______。
A.进程互斥B.进程同步C进程制约D.进程通信
D
八、在测量控制系统中,数据采集任务把所采集的数据送入一单缓冲区;
计算任务从该单缓冲区中取出数据进行计算。
试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲区的同步算法。
P33
[分析及相关知识]在本题中采集任务与计算任务共用一个单缓冲区.当采集任务采集到一个数据后,只有当缓冲区为空时才能将数据送入缓冲区中存放,否则应等待缓冲区腾空;
当缓冲区中有数据时,计算任务才能从缓冲区中取出数据进行计算,否则也应等待。
本题实际上是一个生产者—消费者问题。
将生产者—消费者问题抽象出来,以另外一种形式描述是一种常见的试题形式.只要对生产者—消费者问题有了深入的理解,就不难解决此类试题。
解;
在本题中,应设置两个信号量Sf,Se,信号量Sf表示缓冲区中是否有可供打印的计算结果,其初值为0;
信号量Se用于表示缓冲区有无空位置存放新的信息,其初值为1。
本题的同步描述如下:
intSe=l;
intSf=0;
cobegin
get();
compute();
coend
get()
while(采集工作未完成)
采集一个数据:
p(Se);
将数据送入缓冲区中;
v(Sf);
compute()
while(计算工作未完成)
p(Sf);
从缓冲区中取出数据;
v(Se);
进行数据计算;
九、图2.7给出了四个进程合作完成某一任务的前趋图,试说明这四个进程间的同步关系,并用P、V操作描述它。
P35
图2.7四个合作进程的前趋图
解:
图2.7说明任务启动后S1先执行。
当S1结束后,S2、S3可以开始执行。
S2、S3
完成后,S4才能开始执行。
为了确保这一执行顺序,设三个同步信号量b2、b3、b4分别
表示进程S2、S3、S4是否可以开始执行,其初值均为0。
这四个进程的同步描述如下:
intb2=0;
/*表示进程S2是否可以开始执行*/
intb3=0;
/*表示进程S3是否可以开始执行*/
intb4=0;
/*表示进程S4是否可以开始执行*/
S1();
S2();
S3();
S4();
S1()
┇
v(b2);
v(b3);
}
S2()
p(b2);
v(b4);
S3()
p(b3):
v(b4);
S4()
p(b4);
/*因在S2及S3完成时均对b4做了v操作,因此这里要用两个p操作*/
十、桌上有一空盘,允许存放一只水果。
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。
P37
[分析及相关知识]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。
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:
intS=1;
intSa=O:
intSo=O:
main()
father();
son();
daughter():
father()
while
(1)
p(S);
将水果放入盘中;
if(放入的是桔子)v(So):
elsev(Sa);
son()
while
(1)
p(So);
从盘中取出桔子;
v(S);
吃桔子;
dau[shter()
p(Sa);
从盘中取出苹果;
v(S):
吃苹果;
答
十一、(华中理工大学1999年试题)设公共汽车上,司机和售票员的活动分别是:
p41
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。
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