操作系统课后（操作系统课后题答案慕课版）



一、简答题
1.什么是临界资源？什么是临界区？
临界资源：以互斥形式访问的资源；临界区：访问临界资源的代码。

4.如何保证各进程互斥地访问临界资源？
1）空闲让进 当临界资源处于空闲状态,允许一个请求进入临界区的进程立即进入临界区,从 而有效的利用资源；
2）忙则等待 已经有进程进入临界区时,意味着相应的临界资源正在被访问,所以其他准备进 入临界区的进程必须等待,来保证多进程互斥；
3）有限等待 对要求访问临界资源的进程,应该保证该进程能在有效的时间内进入临界区,防止死等；
4）让权等待 当进程不能进入临界区,应该立即释放处理机,防止进程忙等待。

5.何谓“忙等”？它有什么缺点？
忙等：指的是进程要访问的临界资源被其他进程占用，此进程没有自旋锁便处于自旋状态即忙等状态。
缺点：占用CPU资源、降低CPU效率。

7.哪些硬件方法可以解决进程互斥问题？描述它们的用法。
1）关中断：访问临界区时关闭中断。
2）TS(Test-and-Set)：TS指令为每个临界区加一个布尔变量，每次进入临界区都必须使用TS指令测试变量。
3）swap指令：使用swap指令为每个进程设置一个局部变量key，使用swap指令交换key的值与临界资源锁的值，判断是否有进程正在访问。

9.AND信号量机制的基本思想是什么？它能解决什么问题？
AND信号量机制的基本思想：在PV操作时，把所有进程请求的资源都分配给进程，要么分配够，要么一个也不分配。
解决了一个进程需要多个互斥资源才能执行的问题。

11.什么是管程？它有哪些特征？
管程是代表共享数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的过程组成的资源管理程序，是操作系统的一个资源管理模块。特征如下：
1）抽象了临界资源。
2）对临界资源的访问只能调用管程进行。
3）只允许一个进程进入管程。

12.试简述管程中条件变量的含义与作用？
含义：管程为何种阻塞的原因都设置了条件变量，进程若因此原因而阻塞，会把这个进程挂在此条件变量的队列上，若是阻塞条件发生变换，则启动一个进程。
作用：为了解决管程中的进程不能被阻塞，而其他进程不能访问管程的问题。

二、计算题
13.若信号量的初值为2，当前值为-1，则表示有多少个等待进程？请分析。
1个等待进程；当前值为-1时，表示有一个进程正在临界区运行，而另一个进程因等待而阻塞在信号量队列中，需要被当前已在临界区运行的进程在退出时唤醒。

分析：为实现互斥访问，初始值需要设置为1.如果某时刻信号量为-x，则证明等待队列中有x个进程在等待。此题中，有m个进程，那么最多就有m-1个进程等待。对应信号量的值就是-(m-1)=1-m。

结合14、15分析归纳：
设有m个进程共享一个互斥段，对于如下两种情况使用信号量，信号量的值应该怎样变化。
(1)如果每次只允许一个进程进入互斥段：
信号量的初值是1，变化量范围是：1，0，-1，-2，1-n
(2)如果每次最多允许n个进程(n<m)同时进入互斥段：
信号量的初值是n，变化量范围是：n，n-1，n-2…n-m

三、综合应用题
16.3个进程P1、P2、P3互斥地使用一个包含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()将其送入缓冲区的某一空单元中；P2每次用getodd()从缓冲区中取出一个奇数，并用countodd()统计奇数的个数；P3每次用geteven()从该缓冲区中取出一个偶数，并用counteven()统计偶数的个数。请用信号量机制实现这3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。
这个我也没太懂，嘿嘿，来看看这位大神的描述吧！
本题详解

17.某银行提供了一个服务窗口和10个供顾客等待时使用的座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机上领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下。

请添加必要的信号量和P、V操作或wait()、signal()操作，实现上述过程中的互斥与同步。要求写出完整的过程，说明信号量的含义并赋初值。

18.如图4-3所示，有1个计算进程和1个打印进程，它们共享一个缓冲区，计算进程不断计算出一个整型结果，并将它放入单缓冲区中；打印进程则负责从缓冲区中取出每个结果并进行打印。请用信号量机制来实现它们的同步关系。

可从临界资源的角度来思考，先找临界资源，并为每种临界资源设置信号量，在访问临界资源之前加wait操作来申请资源，访问完临界资源后加signal操作以释放临界资源。本题中有两类临界资源：第一类是计算进程争用的空闲缓冲区，初始状态下有一个空闲缓冲可供使用，故可为它设置初值为l的信号量empty；第二类是打印进程争用的已放入缓冲中的打印结果，初始状态下缓冲中无结果可供打印，故可为它设置初值为0的信号量full。当然个人感觉PV操作更简单。

19.有3个进程P1、P2、P3协作解决文件打印问题。P1将文件记录从磁盘读入内存的缓冲区1，每执行一次读一个记录；P2将缓冲区1中的内容复制到缓冲区2中，每执行一次复制一个记录；P3将缓冲区2中的内容打印出来，每执行一次打印一个记录。缓冲区的大小与记录大小一样。请用信号量来保证文件的正确打印。

20.桌上有一个能盛得下5个水果的空盘子。爸爸不停的向盘中放苹果和橘子，儿子不停地从盘中取出橘子享用，女儿不停地从盘中取出苹果享用。规定3人不能同时向(从)盘子中放(取)水果。使用信号量机制来实现爸爸、儿子和女儿这3个“循环进程”之间的同步。

21.试用记录型信号量写出一个不会死锁的哲学家进餐问题的算法。

版权声明：

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。
如若内容造成侵权、违法违规、事实不符，请将相关资料发送至xkadmin@xkablog.com进行投诉反馈，一经查实，立即处理！

转载请注明出处，原文链接：https://www.xkablog.com/hd-yjs/19354.html