操作系统第4章习题带答案.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除第四章一、问答题1、同步机制应遵循的准则是什么？2、死锁产生的4个必要条件是什么？它们是彼此独立的吗？3、简述死锁的定义和死锁产生的原因。4、简述死锁定理和解除死锁的方法。5、什么是安全状态？怎么判断系统是否处于安全状态？6、同步机制应遵循的准则是什么？7、死锁产生的4个必要条件是什么？它们是彼此独立的吗？二、计算题（共20分）1、当前系统中出现下述资源分配情况：AllocationNeedAvailableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656利用银行家算法，试问如果进程P2

2、提出资源请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？ 答：Request（1，2，2，2）=(2,3,5,6)申请合法 Request（1，2，2，2）=Available，开始试探性分配，Available=(0,4,0,0) 测试系统是否安全：work= Available,finish=1 没有进程的need满足=work 系统处于不安全状态，系统拒绝此次资源分配。 2、当前某系统有同类资源7个，进程P，Q所需资源总数分别为5，4。它们向系统申请资源的次序和数量如表所示。回答：次序进程申请量123456QPQPPQ211321问：采用死锁避免的方法进行资源分配，请你写

3、出系统完成第3次分配后各进程占有资源量，在以后各次的申请中，哪次的申请要求可先得到满足? 答：第1次申请，Q申请资源2，系统安全，分配 第2次申请，P申请资源1，系统安全，分配第3次申请，Q申请资源1，系统安全，分配 资源剩余3个，P占有1个资源，Q占有3个资源，第4次分配不安全，拒绝，第5分配系统安全，满足。3、一个计算机系统有6个磁带驱动器和4个进程。每个进程最多需要n个磁带驱动器。问当n为什么值时，系统不会发生死锁？并说明理由 答：n=2理由同第4题(进程资源最大需求1)进程数量1系统资源数量4、 若系统有某类资源mn+1个，允许进程执行过程中动态申请该类资源，但在该系统上运行的每一个进

4、程对该资源的占有量任何时刻都不会超过m+1个。当进程申请资源时只要有资源尚未分配完则满足它的申请，但用限制系统中可同时执行的进程数来防止发生死锁，你认为进程调度允许同时执行的最大进程数应该是多少？并说明原因。 答；假设系统中有x个进程的进程，则资源至少要有mx+1个才不会产生死锁，由于系统资源有mn+1个，则可列出不等式：mx+1mn+1解不等式，得到xn，所以系统允许同时执行的最大进程数为n。证明：假设在系统允许同时执行的最大进程数为n时，仍然出现了死锁，此时应该存在一组进程都在等待资源，而且系统已无资源可用。则此时该组进程最多n个，每个进程没有执行完时最多占用m个资源，所以现在系统分配出去

5、的资源最多mn，少于系统资源mn+1，所以不可能有死锁出现。 若系统进程数量为n+1，每个进程占有最大资源数量为m+1，则会出现死锁。例如，当其中n个进程均占有m个资源，剩下的一个进程占有了最后一个资源，所有进程都都还需要资源才可运行完，而此时系统已经无资源可用，产生死锁。因此，系统允许同时执行的最大进程数为n时系统不会有死锁发生5、设系统中有3种类型的资源A、B、C和5个进程P0、P1、P2、P3、P4，A资源的数量为10，B资源的数量为5，C资源的数量为7。在T0时刻系统状态如下表所示。系统采用银行家算法实施死锁避免策略。（12分）MaxAllocationNeedAvailableABC

6、ABCABCABCP0P1P2P3P4753010743332322200122902302600222211011433002431. T0时刻是否为安全状态？若是，请给出安全序列。 在T0时刻若进程P1发出资源请求Request（1，0，2），是否能够实施资源分配？ 在的基础上P4发出资源请求Request（3，3，0），是否能够实施资源分配？ 在的基础上P0发出资源请求Request（0，2，0），是否能够实施资源分配? 见课本五、应用题 1、如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，而B中每次只能存放一个数。当缓冲器中无数时，进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。若存放到

7、缓冲器中的是奇数，则允许进程W1将其取出打印；若存放到缓冲器中的是偶数，则允许进程W2将其取出打印。同时规定：进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数；进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次；W1和W2都不能从空缓冲中取数。写出这三个并发进程能正确工作的程序。 semaphore S=1,SO=SE=0;buffer B;void R1（）int x;while(1)从输入设备上读一个数;x=接收的数;wait(S);B=x;if B=奇数 then signal(SO);else signal(SE); void W1()int y;while(1) wait(SO);y

8、=B;signal(S);打印y中数;void W2()int z;while(1) wait(SE);z=B;signal(S);打印z中数 ;main() cobegin R(); W1(); W2();2、设计一种可以避免死锁的资源分配算法，要求写明数据结构和相应方案或算法。 参考课本上方案3、复印室里有一个操作员为顾客复印资料，有5把椅子供顾客休息等待复印。如果没有顾客，则操作员休息。当顾客来到复印室时，如果有空椅子则坐下来，并唤醒复印操作员；如果没有空椅子则必须离开复印室。利用信号量机制解决该同步互斥问题。 设置3个信号量：customers表示正在等待复印的顾客数量（不包括正在复印

9、的顾客）；operator记录正在等候顾客的操作员数，只有1和0；mutex用于对变量waiting的互斥访问。1个变量：waiting表示等待的顾客数量。semaphore customers=0,operator=0,mutex=1;waiting=0；process operator( )/操作员进程 while(1)wait(customers); /等待顾客到来 复印； signal(operator); /通知顾客已经完成复印process cusotmeri( )/顾客进程iwait(mutex); if(waiting5)waiting+;signal(customers);s

10、ignal(mutex);wait(operator);wait(mutex);waiting-;signal(mutex);elsesignal(mutex); 离开复印室；main( )cobegin operator( ); customeri( );4、a，b两点之间是一段东西向的单行车道，现要设计一个自动管理系统，管理规则如下：当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段，但另一方向的车必须在ab段外等待；当ab之间无车辆在行驶时，到达a点(或b点)的车辆可以进入ab段，但不能从a点和b点同时驶入，当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时，应让另一方向等待

11、的车辆进入ab段行驶。请用信号量机制为工具，对ab段实现正确管理以保证行驶安全。 Semaphore S1=1,S2=1,Sab=1; int ab=ba=0; void Pab ()while(1)wait(S1);if(ab=0)wait(Sab);ab=ab+1;signal(S1); 车辆从a点驶向b点; wait(S1); ab=ab-1; if(ab=0)signal(Sab); signal(S1);void Pba ()while(1) wait(S2); if(ba=0)wait(Sab); ba=ba+1; signal(S2); 车辆从b点驶向a点; wait(S2);

12、ba=ba-1; if(ba=0)signal(Sab); signal(S2);main()cobeginPab ();Pba ();5、某系统五个合作的进程前驱图如下，请用信号量方法控制它们的执行，以确保它们的执行顺序，请写出类c算法。P1P5P3P2P4参考解题方案 5、一条河上架设了由若干个桥墩组成的一座桥。若一个桥墩只能站一个人，过河的人只能沿着桥向前走而不能向后退。过河时，只要对岸无人过，就可以过。但不允许河对岸的两个人同时过，以防止出现死锁。请给出两个方向的人顺利过河的同步算法。 假设桥墩数量为ksemaphore s, scounteast, scountwest, scoun

13、t;s=1, scounteast=1, scountwest=1, scount=k;int Counteast=0, Countwest=0;void east(int i) wait(scounteast); if(Counteast=0) wait(s); Counteast+; signal(scounteast); wait(scount4); 上桥，过桥，下桥； signal(scount4); wait(scounteast); Counteast-; if(Counteast=0) signal(s); signal(scounteast);void west(int i)

14、wait(scountwest); if(Countwest=0) wait(s); Countwest+; signal(scountwest); wait(scount4); 上桥，过桥，下桥； signal(scount4); wait(scountwest); Countwest-; if(Countwest=0) signal(s); signal(scountwest);main()cobegin east(1); east(n); west(1); west(m);6、现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B

15、中，供进程W1打印输出；进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。为防止数据的丢失和重复打印，问怎样用wait,signal操作来协调这四个进程的并发执行。semaphore S=1,S1=S2=0;buffer B;void R1（）int x;while(1)接收来自键盘的数;x=接收的数;wait(S);B=x;signal(S1); void R2()int y;while(1) 从磁盘上读一个数;y=接收的数;wait(S);B=y;signal(S2); void W1()int k;while(1) wait(Sl);k=B;signal(S);打印k中数

16、;void W2()int j;while(1)wait(S2);j=B;signal(S);打印j中数;main() cobegin R1(); R2(); W1(); W2();7、系统中有4种类型的资源A、B、C、D和5个进程P0、P1、P2、P3、P4，当前系统出现下表所示资源分配情况：AllocationNeedAvailableABCDABCDABCDP0003200121622P110001750P213542356P303320652P400140656试问： 该状态是否安全？分析说明。如果进程P2提出资源请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？ （1）

17、利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析，可得此时刻的安全性分析情况，如表1-4-7所示。表1-4-7WorkNeedAllocationWork+AllocationFinishP01622001200321654TrueP31654065203321986TrueP419860656001419910TrueP1199101750100029910TrueP229910235613543121414True从上述分析中可以看出，此时存在一个安全序列P0，P3，P4，P1，P2，故该状态是安全的。（2）P2提出请求Request（1，2，2，2），按银行家算法进行检查：Request(1

18、,2,2,2)Need(2,3,5,6)Request(1,2,2,2)Available(1,6,2,2)试探分配并修改相应的数据结构，资源分配情况如表1-4-8所示。表1-4-8AllocationNeedAvailableP0003200120400P110001750P225761134P303320652P400140656再利用安全性算法检查系统状态是否安全，资源向量Available（0，4，0，0）已不能满足任何进程的需要，故系统进入不安全状态，所以系统不能将资源分配给进程P2。8、某寺庙有小和尚和老和尚各若干人，水缸一只，由小和尚提水入缸给老和尚饮用。水缸可容水10桶，水取自

19、同一口水井中。水井径窄，每次仅能容一只水桶取水，水桶总数为3个。若每次入、取水仅为1桶，而且不可同时进行。试用记录型信号量机制写出小和尚和老和尚的活动过程。 互斥资源有水缸和水井，分别用mutex1和mutex2来互斥。水桶总数仅3只，由信号量count控制，信号量empty和full控制入水和出水量。semaphore mutex1,mutex2,empty,full,count;mutex1=1;mutex2=1;count=3;empty=10; full=0;process young_monk（int i）(i=1、2、) While(1) wait(empty); wait(cou

20、nt); wait(mutex1); 从井中取水; signal(mutex1); wait(mutex2); 倒水入缸; signal(mutex2); signal(count); signal(full);process old_monk(int j)j(j=1、2) While(1) wait(full); wait(count); wait(mutex2); 从缸中取水; signal(mutex2); signal(count); signal(empty); main()cobeginyoung_monk(i);old_monk(j);9、考虑三个吸烟者进程和一个经销商进程的系统

21、。每个吸烟者连续不断地做烟卷并抽他做好的烟卷，做一支烟卷需要烟草、纸和火柴三种原料。这三个吸烟者分别掌握有烟草、纸和火柴。经销商源源不断地提供上述三种原料，但他只将其中的两种原料放在桌上，具有另一种原料的吸烟者就可以做烟卷并抽烟，且在做完后给经销商发信号，然后经销商再拿出两种原料放在桌上，如此反复。试设计一个同步算法来描述他们的活动。 Semaphore SA=SB=SC=0,SD=1;i:integer;void smokerA()while (1)wait(SA);制烟;signal(SD);吸烟；void smokerB()while (1)wait(SB);制烟;signal(SD);

22、吸烟；void smokerC()while (1)wait(SC);制烟;signal(SD);吸烟；Void provider( ) while(1)i=random(2);/0代表纸和火柴的组合，1代表烟草和火柴的组合，2代表烟草和纸的组合wait(SD);把i放到桌子上；switch(i)case 0: signal(SA);case 1: signal (SB);case 2: signal (SC);Main()cobeginsomkerA();somkerB();somkerC();provider();10、假定有一个信箱可存放N封信，当信箱不满时发信者可把信件送入信箱；当信箱

23、中有信时收信者可从信箱中取信。用指针R，K分别表示可存信和取信的位置， 请用信号量来管理这个信箱，使发信者和收信者能正确工作。 参考课本生产者消费者问题11、n个进程共享某种资源R，该资源共有m个，每个进程一次一个地申请或释放资源。假设每个进程对该资源的最大需求量均小于m，且各进程最大需求量之和小于mn，试证明在这个系统中不可能发生死锁。 答：设max(i)表示第i个进程的最大资源需求量，need（i）表示第i个进程还需要的资源量，alloc(i)表示第i个进程已分配的资源量。由题中所给条件可知：max(1)+max(n)=need(1)+need(n)+alloc(1)+alloc(n)=n

24、 两式相加， max(1)+max(n)=need(1)+need(n)+alloc(1)+alloc(n)=m+n 这与前面的假设矛盾，从而证明了在这个系统中不会发生死锁。12、一个数据文件或记录（统称数据对象），可被多个进程共享。有些读进程要求读，而另一些写进程对数据对象进行写或修改。允许多个写进程同时读一个共享对象，决不允许一个写进程和其他读进程或写进程同时访问共享对象。请用信号量或管程为工具，实现读写进程并发的正确管理。 参考课本，题目中没有具体尤其哦球，所以读者优先和写者优先均可13、有一个仓库，可以存放A和B两种产品，但要求：1）每次只能存入一种产品（A或B）；2）-NA产品数量B

25、产品数量M。其中，N和M是正整数。试用同步算法描述产品A与产品B的入库过程。 【分析】A产品的数量不能比B产品的数量少N个以上，A产品的数量不能比B产品的数量多M个以上。设置2个信号量来控制A、B产品的存放数量，sa表示当前允许A产品比B产品多入库的数量，即在当前库存量和B产品不入库的情况下，还可以允许sa个A产品入库；sb表示当前允许B产品比A产品多入库的数量，即在当前库存量和A产品不入库的情况下，还可以允许sb个B产品入库。初始时，sa为M一1，sb为N一1。当往库中存放入一个A产品时，则允许存入B产品的数量也增加1;当往库中存放入一个B产品时，则允许存入A产品的数量也增加1。semaph

26、ore mutex=1，sa=M-1， sb=N-1;process puta() while(1) 准备一个产品； wait(sa); wait(mutex); 将产品入库； signal(mutex); signal(sb);process puta() while(1) 准备一个产品； wait(sb); wait(mutex); 将产品入库； signal(mutex); signal(sa);main()cobegin puta(); Putb();14在一个系统中，不采用死锁避免和预防措施，但当死锁发生后需要能够检测出来，请设计一个可行的死锁检测方案。 参考课本课本方案15、一个理

27、发店由一个有N张沙发的等候室和一个放有一张理发椅的理发室组成。没有顾客要理发时，理发师便去睡觉。当一个顾客走进理发店时，如果等候室的所有沙发都已经占用，便离开理发店；否则，如果理发师正在为其他顾客理发，则该顾客就找一张空沙发坐下等待。如果理发师因无顾客正在睡觉，则由新到的顾客唤醒理发师为其理发。请用信号量机制解决该问题 参考课本（嗜睡理发师问题）16、有一个可以存放n整数的循环缓冲，今有m个输入进程，每个输入进程每次读入一个数据放入缓冲中；还有k个输出进程，每个输出进程每次可以从缓冲中读出一个数据输出；不允许有两个或两个以上的输入进程（或输出进程）同时去存数据（或取数据）,但允许有一个输入进程

28、在存数据时有一个输出进程可以取数据。试用请用信号量为工具协调它们的工作，写出算法。 参考课本（消费者生产者问题）17、某系统中由5种资源，数量为5，6，8，6，4，某个时刻进程和资源的使用情况如下： 进程名 占有资源(向量) 运行完还需资源数量（向量） P1 0，2，1，1，1 1，0，2，1，1 P2 2，0，1，1，1 0，3，2，1，0 P3 0，1，0，1，1 0，3，3，2，2 P4 0，3，1，2，0 1，0，1，2，1如此时进程P1提出申请资源1,0,0,0,1，如系统满足其要求，系统是否安全？请设计一安全检测方案。 18、司机与售票员问题： 司机与售票员之间的同步关系如下所示，

29、当司机停车后售票员才能开门，售票员关门后司机才能开车，请用信号量给出同步算法。司机与售票员的活动程序如下：司机： 售票员：L：车在行进中； M：买票； 停车； 开门； 开车； 关门；goto L； goto M。在汽车行驶过程中，司机活动与售票员活动之间的同步关系为：售票员在关车门之后，向司机发开车信号，司机接到开车信号后启动车辆，在汽车正常行驶过程中售票员售票，到站时司机停车，售票员在车停后开车门让乘客下车。因此司机启动车辆的动作必须与售票员关车门的动作取得同步；售票员开车门的动作也必须与司机停车取得同步。在本题中，设置两个信号量：S1、S2，S1表示是否允许司机启动汽车，其初值为0；S2表

30、示是否允许售票员开门，其初值为0。【答案】则该问题描述如下：semaphoere S1=S2=0;void Driver() while(1) wait(S1); 启动车辆； 正常行车； 到站停车； signal(S2);void Busman() while(1) 关车门； signal(S1)； 售票； wait(S2)； 开车门；main() cobegin Driver(); Busman();19、写一个管程，用于实现读者写者问题，要求写者优先。参考课本（读者写者问题写者优先）20、用信号量机制解决读者写者问题，要求写者优先。此题是第二类读者-写者问题，即写者优先，与读者优先有一定差

31、别。为了使写者优先，可在原来的读者优先算法的基础上增加一个互斥信号量s，初值为1，使得当至少有一个写者准备访问共享对象时，它可以使后续的读者进程等待完成；整型变量writecount，初值为0，用来对写者进行计数；互斥信号量mutex，初值为1，用来实现多个读者对写者writecount进行互斥访问。【答案】semaphore s,rmutex,wmutex,mutex;int readcount,writecount;s=1;rmutex=1;wmutex=1;mutex=1;readcount=0;writecount=0;void reader(int i) while(1)wait(s

32、);wait(rmutex);if(readcount=0)wait(wmutex);readcount+;signal(rmutex);signal(s); / 在这里signal（s）位的是允许多个读者同时读perform read operation;wait(rmutex);readcount-;if(readcount=0)signal(wmutex);signal(rmutex);void writer(int i) while(1)wait(mutex);if(writecount=0)wait(s);writecount+;signal(mutex);wait(wmutex);

33、perform write operation;signal(wmutex);wait(mutex);writecount-;if(writecount=0)signal(s);signal(mutex);main( )cobegin reader(1);reader(n); writer(1); writer(m);21、一个数据文件或记录（统称数据对象），可被多个进程共享。有些读进程要求读，而另一些写进程对数据对象进行写或修改。允许多个读进程同时读一个共享对象，但限制同时读的进程数量不能超过n，不允许一个写进程和其他读进程或写进程同时访问共享对象。请用信号量或管程为工具，实现读写进程并发的

34、正确管理。 读者优先，写者优先均可，下面是按照读者优先写的算法semaphore rmutex=mutex=1，reader=n;int readcount=0;void reader(int i) while(1) wait(rmutex); if(readcount=0) wait(wmutex); readcount+; signal(mutex); wait(reader); perform read operation; signal(reader); wait(rmutex); readcount-; if(readcount=0) signal(mutex); signal(rmutex);void writer(int j) while(1) wait(mutex); perform write operation; signal(mutex);main() cobegin reader(1); reader(n); writer(1); writer(m);【精品文档】第 16 页