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进程同步与通信

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(完整版)第三章进程同步与通信作业习题与答案

(完整版)第三章进程同步与通信作业习题与答案

第三章一．选择题(50题)1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。

A.管道B.管程C.通道D.DMA2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。

A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。

A.3B.2C.1D.04.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V 操作管理时信号量S的可能取值是_C__。

A.3,2,1,0，-1B.2,1,0，-1，-2C. 1,0，-1，-2，-3D.4,3，2,1,05.下面有关进程的描述，是正确的__A__。

A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.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D.P、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。

A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B_ _。

A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。

A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__。

A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__。

A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。

计算机操作系统03进程的同步与通信

计算机操作系统03进程的同步与通信

用TS实现进程互斥: repeat while TS(lock) do skip; critical section lock:=false; remainder section until false;
第三章 进程的同步与通信
２. 利用Swap指令实现互斥 Swap指令: procedure (var a,b:Boolean) var temp:Boolean; begin temp:=a; a:=b; b:=temp end
计算机操作系统
第三章 进程的同步与通信
教学目的与要求： 1.掌握进程同步、进程通信、资源、信号量等
基本概念 2.了解解决进程同步问题的软件方法和硬件方
法 3.能用信号量和管程解决简单进程同步问题 4.了解OS/2操作系统的进程同步与通信机制
第三章 进程的同步与通信
重点与难点：
1. 同步、通信、资源、信号量等基本概念
第三章 进程的同步与通信
２ 临界资源的定义 临界资源是指并发进程之间在某段时间内同
时提出访问请求的互斥型资源。 例：在A进程正在访问打印机的时候，B进程也提
出对打印机的访问请求，则打印机为临界资源。应 互斥使用临界资源。
三．临界区 １ 临界区的定义 是指进程中访问临界资源的那段代码
第三章 进程的同步与通信
第三章 进程的同步与通信
算法３：与算法2相似，只是在flag[i]=ture时表示进 程P[i]要求进入临界区，若此时无其它进程有此要求， 则进程P[i]可进入临界区。对于进程Pi repeat flag[i]:=true; while flag[j] do no_op critical section flag[i]:=false; remainder section until false 该算法的缺点：违背了空闲让进和有限等待原则

进程同步与通信作业习题与答案

进程同步与通信作业习题与答案

第三章一．选择题(50题)1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。

A.管道B.管程C.通道2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。

A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。

4.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V操作管理时信号量S的可能取值是_C__。

,2,1,0，-1 ,1,0，-1，-2 C. 1,0，-1，-2，-3 ,3，2,1,05.下面有关进程的描述，是正确的__A__。

A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.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、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。

A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B__。

A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。

A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__。

A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__。

A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。

A.进程之间无关，系统是封闭的B.进程之间相互依赖相互制约C.进程之间可能有关，也可能无关D.以上都不对13. 在消息缓冲通信中，消息队列是一种__A__资源。

第三章进程同步与通信作业习题与答案

第三章进程同步与通信作业习题与答案

第三章一．选择题<50题>1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的.A.管道B.管程C.通道D.DMA2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段.A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段,而且每次最多允许两个进程进入该程序段,则信号量的初值应设置为_B__.A.3B.2C.1D.04.设有4个进程共享一个资源,如果每次只允许一个进程使用该资源,则用P、V操作管理时信号量S的可能取值是_C__.A.3,2,1,0,-1B.2,1,0,-1,-2C. 1,0,-1,-2,-3D.4,3,2,1,05.下面有关进程的描述,是正确的__A__.A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.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D.P、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__.A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区,设互斥信号量为S,若某时S=0,表示_B__.A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法,是正确的_C__.A.对于临界区,最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区,而进程B的优先级高于进程A,则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负,在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内,对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__.A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__.A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行,它们的关系是_C__.A.进程之间无关,系统是封闭的B.进程之间相互依赖相互制约C.进程之间可能有关,也可能无关D.以上都不对13. 在消息缓冲通信中,消息队列是一种__A__资源.A.临界B.共享C.永久D.可剥夺14. 以下关于P、V操作的描述正确的是__D_.A.机器指令B. 系统调用C.高级通信原语D.低级通信原语15.当对信号量进行V源语操作之后,_C__.A.当S＜0,进程继续执行B.当S＞0,要唤醒一个就绪进程C. 当S＜＝0,要唤醒一个阻塞进程D. 当S＜＝0,要唤醒一个就绪16.对临界区的正确论述是__D_.A.临界区是指进程中用于实现进程互斥的那段代码B. 临界区是指进程中用于实现进程同步的那段代码C. 临界区是指进程中用于实现进程通信的那段代码D. 临界区是指进程中访问临界资源的那段代码17. __A__不是进程之间的通信方式.A.过程调用B.消息传递C.共享存储器D.信箱通信18. 同步是指进程之间逻辑上的__A__关系.A.制约B.调用C.连接D.排斥19.正在运行的进程在信号量S上作P操作之后,当S＜0,进程将进入信号量的__A__.A.阻塞队列B.提交队列C.后备队列D.就绪队列20.某个信号量S初值为3,当前值为-2,则等待在该信号量上的进程数为_B__个.A.1B.2C.3D.521．管理若干进程共享某一资源的相关临界区应满足三个要求,其中__A__不考虑.A一个进程可以抢占己分配给另一进程的资源B．任何进程不应该无限地逗留在它的临界区中C．一次最多让一个进程在临界区执行D．不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区22、_C__是只能由P和v操作所改变的整型变量.A共享变量B．锁 C.整型信号量D．记录型信号量23．对于整型信号量,在执行一次P操作时,信号量的值应_C__.A．不变B．加1C减1D．减指定数值24．在执行v操作时,当信号量的值__D_时,应释放一个等待该信号量的进程.A>0B.<0c.>=0D.<=025.Pv操作必须在屏蔽中断下执行,这种不可变中断的过程称为_B__.A初始化程序B．原语c．子程序D控制模块26．进程间的互斥与同步分别表示了各进程间的__A__.A．竞争与协作B．相互独立与相互制约c．不同状态D．动态性与并发性27.并发进程在访问共享资源时的基本关系为_B__.A．相互独立与有交往的B．互斥与同步C并行执行与资源共享D信息传递与信息缓冲28．在进程通信中,_B__常用信件交换信息.A．低级通信B．高级通信C．消息通信D．管道通信29．在间接通信时,用send<N,M>原语发送信件,其中N表示_C__.A．发送信件的进程名B．接收信件的进程名 C.信箱名D．信件内容30．实现进程互斥时,用_C__对应,对同一个信号量调用Pv操作实现互斥.A．一个信号量与一个临界区B．一个信号量与—个相关临界区C．一个信号量与一组相关临界区 D.一个信号量与一个消息31．实现进程同步时,每一个消息与一个信号量对应,进程__D_可把不同的消息发送出去. A．在同一信号量上调用P操作B在不同信号量上调用P操作在同一信号量上调用v操作D．在不同信号量上调用v操作32.临界区是指__D_.A.并发进程中用于实现进程互斥的程序段B．并发进程中用于实现进程同步的程序段C．并发进程中用户实现进程通信的程序段D．并发进程中与共享变量有关的程序段33．相关临界区是指__D_.A.一个独占资源B．并发进程中与共享变量有关的程序段C．一个共享资源D．并发进程中涉与相同变量的那些程序段34.P、V操作是__A__.A．两条低级进程通信原语B．两组不同的机器指令C．两条系统调用命令D．两条高级进程通信原语35．对进程的管理和控制使用_B__.A．指令B．原语C．信号量D．信箱通信用P、V操作管理临界区时,信号量的初值应定义为_C__.A．一1B．0C．1D．任意值37．用V操作唤醒一个等待进程时,被唤醒进程的状态变为_B__.A．等待B．就绪C．运行D．完成38．进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互_B__关系.A．联接B．制约 C.继续D．调用39．__D_是一种只能进行P操作和V操作的特殊变量.A．调度B．进程C．同步D．信号量40．用P、V操作可以解决__A__互斥问题.A．一切B．某些C．正确D．错误41．对于两个并发进程,设互斥信号量为mutex,若mutex=0,则_B__.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42．两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__.A．同步B．互斥C．调度D．执行43．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__D_.A．进程互斥B．进程同步C．进程制约D．进程通信44. 两个进程合作完成一项任务.在并发执行中,一个进程要等待其合作伙伴发来消息,或建立某个条件后再运行,这种制约性合作关系被称为进__A__.A.同步B.执行C.互斥D.调度45. 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,这种方式通常称为_C__.A. 进程互斥B. 进程同步C. 进程通信D. 进程制约46.不是信号量能实现的功能是__D_.A.进程同步B.进程互斥C.执行的前趋关系D.进程的并发执行47. 若P、V操作的信号量S初值为2,当前值为-1,则表示有_B__等待进程.A.0个B.1个C.2个D.3个在进程通信中,常_C__通过变量、数组形式来实现.A.高级通信B.消息通信C.低级通信D.管道通信49.管道通信是以_B__进行写入和读出.A.消息为单位B.自然字符流C.文件D.报文50.进程间的基本关系为_B__.A.相互独立与相互制约B.同步与互斥C.行执行与资源共享D.信息传递与信息缓冲二．填空题<50空>1. 进程的_顺序性_____是指进程在顺序处理器上的执行是按顺序进行的.2．当一个进程独占处理器顺序执行时,具有__封闭性____和__可再现件____两个特性. 3．进程的封闭性是指进程的执行结果只取决于__进程本身____,不受外界影响.4.进程的可再现性是指当进程再次重复执行时,必定获得___相同___的结果.5．一个进程的工作在没有全部完成之前,另一个进程就可以开始工作,则称这些进程为__可同时执行的___.6．临界区是指并发进程中与__共享变量____有关的程序段.7．__相关临界区____是指并发进程中涉与到相同变量的那些程序段.8．只要涉与相同变量的若干进程的相关临界区__互斥执行____,就不会造成与时间有关的错误.9．进程的___互斥___是指当有若干进程都要使用某一共享资源时,任何时刻最多只允许一个进程去使用.10．Pv操作是在一个信号量上进行的__不可被中断____的过程,这种过程也称为__原语___. 11．利用P、v操作管理相关临界区时,必须成对出现,在进入临界区之前要调用__ P操作____,在完成临界区操作后要调用__ v操作____.12.进程的___同步___是指并发进程之间存在一种制约关系,一个进程的执行依赖另一个进程的消息.13.__同步机制____能把它进程需要的消息发送出去,也能测试自己需要的消息是否到达. 14．P、v操作不仅是实现___进程互斥___的有效工具,而且也是一种简单而方便的___同步___工具.15．用P、v操作实现进程同步时,调用___ P操作___测试消息是否到达,调用__ v操作____发送消息.24．用P、v操作实现生产者消费者之间的同步时,在访问共享缓冲区的__前____和__后____分别调动P操作和v操作.16．进程的互斥实际上是进程__同步____的一种持殊情况.17．进程的互斥是进程间___竞争___共享资源的使用权,其结果没有__固定的必然关系____,而进程的同步则在共享资源的并发进程之间有一种__必然的____依赖关系.18．Pv操作也可看作为进程间的一种通信方式,由于只交换了少量的信息,故称为__低级通信方式____19．通过专门的通信机制实现进程间交换大量信息的通信方式称为__进程通信____. 20．采用高级通信方式时,进程间用__信件____来交换信息.21．最基本的通信原语有两条,它们是__ send ____原语和___ receive ___原语.22．进程通信方式有两种：__直接通信____和_间接通信_____.23．直接通信是固定在__一对____进程之间通信,而间接通信以信箱为媒体实现通信. 24．一个信息可以由__信箱说明____和__信箱体____两部分组成.25．进程间通过信件交换信息,可实现___进程同步___.26.并发带来的问题全局变量的共享问题、操作系统很难最佳的管理资源的分配、定位程序的错误很困难、保证进程执行结果的正确性.27.并发原理有并发带来的问题、进程的交互、进程互斥、进程同步.28.管理的结构有条件变量、管理的结构.29.进程通信表现在效率低、通信对用户不透明.30.Monitors:管程.三．名词解释<20题>1.进程通信：进程之间的信息交换.2.临界区：操作系统中把并发进程中访问临界资源那段代码.3.临界资源：操作系统中将一次仅允许一个进程访问的资源.4.进程同步：指多个进程中发生的事件存在着某种时序关系必须协同动作、相互配合,以共同完成一个任务.5.信号量机制：它是一种公认的卓有成效的进程同步机制.6.管程：一个共享资源的数据结构以与一组能为并发进程在其上执行的针对该资源的一组操作,这组操作能同步进程和改变管程中的数据.7.CWAIT<C>：调用进程的执行在条件C上挂起,管程现在可被另一个进程使用.8.CSIGNAL<C>：恢复在cwait上因为某些条件而挂起的进程的执行.9.Message:报文.10.Client/Server Interaction:客户∕服务器交换.11.单向通信：只允许发送进程向接收进程发送消息,反之不行.12.双向通信：允许一个进程向另外一个进程发送消息,也可以反过来由另一个进程向发过消息的进程回送消息.13.点对点方式：用一条链路将两个进程连接,通信的完成只与这两个进程有关.14.多点方式：用一条链路连接多个进程〔＞2〕.15.无容量通信链路：通信链路上没有用于暂存数据的缓冲区,因而不能暂存任何消息.16.有容量通信链路：通信链路中设置了缓冲区,因而可以暂存数据,缓冲区的数目越大,通信链路的容量越大.17.链路的容量：通信链路上是否有用于暂存数据的缓冲区.18.阻塞方式：操作方要等待操作结束,才能继续执行.19.非阻塞方式：操作方在提交后立即返回,不需要等待.20.管道：指用于连接一个读进程和一个写进程,以实现它们之间通信的共享文件,又称为pipe 文件.四．简答题<20题>以下进程之间存在相互制约关系吗？是什么制约关系？为什么？⑴几个同学去图书馆借同一本书；⑵篮球比赛中两队同学争抢篮板球；⑶果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等、各道工序；⑷商品的入库和出库；⑸工人做工与农民种粮.答：〔1〕答：存在互斥关系,因为同一本书只能借给一个同学.〔2〕答：存在互斥关系,因为篮球只有一个,两队只能有一个队抢到球〔3〕答：存在同步关系,因为最后一道工序的开始依赖于前一道工序的完成.〔4〕答：存在同步关系,因为商品若没有入库就无法出库,若商品没有出库,装满了库房,也就无法再入库.〔5〕答：工人与农民之间没有相互制约关系.说明PV存在为什么要设计成原语？答：用信号量S表示共享资源,其初值为1表示有一个资源.设有两个进程申请该资源,若其中一个进程先执行P操作.P操作中的减1操作有3跳与其指令组成：去S送寄存器R;R-1送S.若P操作不用原语实现,在执行了前述三条指令中的2条,即还未执行R送S时〔此时S值仍为1〕,进程被剥夺CPU,另一个进程执行也要执行P操作,执行后S的值为0,导致信号量的值错误.正确的结果是两个进程执行完P操作后,信号量S的值为-1,进程阻塞.设有一个售票大厅,可容纳200人购票.如果厅内不足200人,则允许进入,超过则在厅外等候;售票员某时只能给一个购票者服务,购票者买完票后就离开.试问：⑴购票者之间是同步关系还是互斥关系？⑵用PV操作描述购票者的工作过程.答：购票者之间是互斥关系.<2> semaphore empty=200;semaphore mutex=1;void buyer<>{P<empty>;P<mutex>;购票；V<mutex>;V<empty>;}分析生产者消费者问题中多个P操作颠倒引起的后果.答：semaphore mutex=1；semaphore empty=n；semaphore full=0；int i,j；ITEM buffer[n];ITEM data_p,data_c;void producer<>void consumer<>{while<true>{while<true>{produce an item in data_p;{P<full>;P<mutex>;P<mutex>;P<empty>;data_c=buffer[j];buffer[i]=data_p;j=<j+1>%n;i=<i+1>%n;V<mutex>;V<mutex>;V<empty>;V<full>;}consume the item in data_c}}}请简述进程的互斥与同步之间的异同.答：进程的同步与互斥是指进程在推进时的相互制约关系.为了保证进程的正确运进程之间的制约关系体现为：进程的同步和互斥.进程同步：它主要源于进程合作,是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系.为进程之间的直接制约关系.在多道环境下,这种进程间在执行次序上的协调是必不可少的.行以与相互合作的进程之间交换信息,需要进程之间的通信.进程互斥：主要源于资源共享,是进程之间的间接制约关系.6.什么是进程的顺序性和并发性?答：进程的顺序性是指进程在顺序的处理器上严格地按顺序执行.若系统中存在一组可同时执行的过程,则该组程序具有并发性.可同时执行的进程是指这些进程执行时在时间上是重叠的,即一个进程的工作没有全部完成之前,另一个进程就可以开始工作.7.为什么并发进程执行时可能会产生与时间有关的错误?如何避免?答：有交往的并发进程可能会同时使用共享资源,如果对这种情况不加控制,由于进程占用处理器的时间、执行的速度和外界的影响等,就会引起与时间有关的错误.只要使若干并发进程的相关临界区互斥执行,就可避免造成这类错误.8．简述临界区的相关临界区的概念.答：临界区是指并发进程中与共享变量有关的程序段.相关临界区是指并发进程中涉与到相同变量的那些程序段.9．管理相关临界区有些什么要求?答：管理相关临界区有三点要求：<1>一次最多让一个进程在临界区执行；<2>任何一个进入临界区执行的进程必须在有限的时间内退出临界区；<3>不能强迫一个进程无限地等待进入它的临界区.10．用Pv操作实现进程间同步与互斥应注意些什么?答：<1>对每一个共享资源<含变量>都要设立信号量,互斥时对一个共享资源设一个信号量,同步时对一个共享资源可能要设两个或多个信号量,视由几个进程来使用该共享变量而定.<2>互斥时信号量的初值可大于或等于1,同步时,至少有一个信号量的初值大于等于1.<3>Pv操作一定要成对调用,互斥时在临界区前后对同一信号量作Pv操作,同步时则对不同的信号量作Pv操作,Pv操作的位置一定要正确.<4>对互斥和同步混合问题．PV操作可能会嵌套,—般同步的Pv操作在外,互斥的Pv操作在内.11．何谓进程通信?最基本的通信原语有哪些?答：通过专门的通信机制实现进程间交换大量信息的通信方式称为进程通信.最基本的通信原语有send原语和receive原语,前者负责发送信件,后者负责接收信件.12.直接通信与间接通信有何区别?答：直接通信是固定在一对进程间进行的,而间接通信时以信箱为媒体实现通信.因此在send 和receive原语中,第一个参数互不相同.直接通信时分别为接收者进程名和发送者进程名,而间接通情时均为信箱名.13．线程与进程的根本区别是什么?答：在采用线程技术的操作系统中,线程与进程的根本区别在于：进程是资源的分配单位,而线程是调度和执行单位.并发带来的问题有哪些？答：①全局变量的共享问题②操作系统很难最佳的管理资源的分配③定位程序的错误很困难④保证进程执行结果的正确性.进程交互的3中情况？答：①进程之间不知道对方的存在.②进程间接知道对方.③进程直接知道对方存在.临界区有哪些进入原则？答：①空闲让进.②忙则等待.③让权等待.④有限等待.对共享资源的读写操作的限制条件是什么？答：⑴允许任意多的读进程同时读.⑵一次只允许一个写进程进行写操作.⑶如果有一个写进程正在进行写操作,禁止任何读进程进行读操作.在生产者―消费者问题中需要注意以下几个问题？答：⑴把共享缓冲区池中的N个缓冲区视为临界资源,进程在使用时,首先要检查是否有其他进程在临界区,如果确认没有时再进入.⑵信号量full表示有数据的缓冲区的数量,初值为0.⑶多个P操作的次序不能颠倒.管程的特征有哪些？答：⑴管程内部的局部变量只能通过管程中的过程进行访问,其他任何外部过程都不能对其进行访问.⑵进程只能通过调用管程的某一个过程才能进入管程,这样可以保证所有进入管程的进程有统一的入口.⑶任何时刻,只能有一个进程在管程中执行,其他调用管程的任何进程都被挂起,以等待管程变为可用,即对管程实施互斥访问.进程通信主要表现在那些方面？答：⑴效率低.。

第3章 进程同步与通信2

第3章 进程同步与通信2

进程写管道
进程向管道写数据时,可能有以下两种情况:
管道中有足够的空间存放要写的数据,此时每写 一数据块后核心便自动增加地址项的大小.写操 作完成后,核心修改索引节点中的写指针,并唤 醒所有因该管道空而睡眠等待的读进程. 管道中无足够的空间存放要写入的数据,此时核 心对该索引节点作标记后让写进程睡眠,等待数 据从管道中排出.上述情况的一个例外是,当进 程写的数据量大于管道的容量时,核心将尽可能 多的数据写到管道中,然后使进程睡眠,直到获 得更多的空间.
pipe文件的建立 文件的建立
pipe系统调用建立一个无名管道.其语法格式如下:
int pipe(fdes); int fdes[2];
核心创建一个管道时须完成下述工作:
分配磁盘和内存索引节点. 为读进程和写进程分配文件表项. 分配用户文件描述符.在读进程和写进程的用户文件描述 符表中,分别分配一个表项,并将文件描述符fdes[0]和 fdes[1]分别返回给读进程和写进程.
设置信号的处理方式
系统调用signal用于设置信号的处理方式.其 语法格式如下: void (* func)( ) signal(sig,func) 其中,func为收到软中断信号sig后进程希望 调用函数的地址. 19类信号如表所示.
func的取值情况
func的取值可以分成三种情况:
func=1时,进程对信号sig不予理睬. func=0时,即缺省处理,对大多数软中断信号的 缺省处理是终止进程. func为其他整数值时,它的值是指向信号处理程 序的指针.
管道通信示意图1
初始时,其长度为4,系统将管道看成一个循环 队列.按先进先出的方式读写.
A out B C D in
写入字符E后,管道长度为5

进程同步与进程通信

进程同步与进程通信

if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
假设某时刻Ak为5，A、B两个人同时在2号3号窗口买票
process P2 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then Ri = 4 begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
假设某时刻Ak为5，A、B两个人同时在2号3号窗口买票
process P2 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
process P3 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
假设某时刻Ak为5，A、B两个人同时在2号3号窗口买票
process P2 begin Ri:=Ak;
if Ri>=1 then begin Ri:= Ri -1; Ak = Ri 输出一张票； end; else 输出”票已售完“ end;
例2
(1) 假设count的初值为5，先运行P1再运行P2的结果是？ (2) 如果P1和P2并发执行，可能会出现什么运行结果？
P1 R1 ＝ count; R1++; count = R1; P2 R2 = count; R2++; count = R2;

Python中的进程间通信与同步技巧

Python中的进程间通信与同步技巧在多进程编程中，进程间通信和同步是必不可少的。

Python提供了许多技巧和模块来帮助我们实现进程间的通信和同步操作。

本文将介绍一些常用的Python进程间通信与同步的技巧。

1. 队列（Queue）队列是一种常用的进程间通信方式。

Python中的multiprocessing模块提供了一个Queue类，它可以实现多个进程之间的消息传递。

通过使用put()和get()方法，一个进程可以向队列中添加消息，而另一个进程则可以从队列中获取消息。

队列提供了线程安全的方法，可以防止多个进程同时修改队列。

2. 管道（Pipe）管道是一种双向的进程间通信方式。

与队列不同，管道允许进程之间进行双向的数据传输。

Python的multiprocessing模块提供了Pipe类，它可以用于创建管道，然后通过发送和接收方法进行数据的传输。

3. 共享内存（Shared Memory）共享内存是一种高效的进程间通信方式。

Python的multiprocessing模块提供了Value和Array两个类，它们分别用于在进程之间共享单个值和数组。

通过这些类，我们可以在多个进程之间共享内存，达到共享数据的目的。

4. 信号量（Semaphore）信号量是一种用于进程间同步的机制。

Python的multiprocessing模块提供了BoundedSemaphore和Semaphore两个类来实现信号量。

通过使用这些类，我们可以控制同时进行的进程数量，从而实现进程间的同步操作。

5. 事件（Event）事件是一种用于进程间通信和同步的机制。

Python的multiprocessing模块提供了Event类，它可以用于创建事件对象。

通过设置和清除事件对象的状态，不同进程可以进行等待和通知的操作，实现进程间的同步和通信。

6. 锁（Lock）锁是用于进程间同步的常用机制。

Python的multiprocessing模块提供了Lock 类，它可以用于创建锁对象。

计算机操作系统习题及答案(4)

第4章进程同步与通信1）选择题（1）在操作系统中，P、V操作是一种_D__。

A. 机器指令B. 系统调用命令C. 作业控制命令D. 低级进程通信原语（2）若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有_B__等待进程。

A. 0个B. l个C. 2个D. 3个（3）在直接通信方式中，系统提供两条通信原语进行发送和接收，其中Send原语中参数应是_C_。

A. sender，messageB. sender，mailboxC. receiver，messageD. receiver，mailbox（4）下述那个选项不是管程的组成部分_A__。

A. 管程外过程调用管程内数据结构的说明B. 管程内对数据结构进行操作的一组过程C. 局部于管程的共享数据说明D. 对局部于管程的数据结构设置初值的语句（5）某通信方式通过共享存储区来实现，其属于_D__。

A. 消息通信B. 低级通信C. 管道通信D. 高级通信（6）用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为__C__。

A. -1B. 0C. 1D. 任意值（7）临界区是_B__。

A. 一个缓冲区B. 一段程序C. 一段共享数据区D. 一个互斥资源（8）信箱通信是一种_D__通信方式。

A. 直接通信B. 信号量C. 低级通信D. 间接通信（9）对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0则__A_。

A. 表示有一个进程进入临界区B. 表示没有进程进入临界区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（10）对信号量S执行V操作后，下述选项正确的是_C__。

A. 当S小于等于0时唤醒一个阻塞进程B. 当S小于0时唤醒一个阻塞进程C. 当S小于等于0时唤醒一个就绪进程D. 当S小于0时唤醒一个就绪进程（11）在消息缓冲通信中，消息队列属于_A__资源。

A. 临界B. 共享C. 永久D. 可剥夺（12）在消息缓冲通信机制中，使用的临界资源是_D__。

第4章进程同步与进程通信

第4章进程同步与进程通信第4章进程同步与进程通信⼀、填空1．信号量的物理意义是当信号量值⼤于零时表⽰可⽤资源个数；当信号量值⼩于零时，其绝对值为等待进程个数。

2．所谓临界区是指进程程序中。

3．⽤P、V操作管理临界区时，⼀个进程在进⼊临界区前应对信号量执⾏p 操作，退出临界区时应对信号量执⾏v 操作。

4．有m个进程共享⼀个临界资源。

若使⽤信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则该信号量取值最⼤为 1 ，最⼩为1-m 。

5．对信号量S的P操作原语中，使进程进⼊相应信号量队列等待的条件是s<0 。

6．信箱在逻辑上被分为信箱头和信箱体两部分。

7．在操作系统中进程间的通信可以分为⾼级通信与低级通信两种。

⼆、选择1．P、V操作是。

A．两条低级进程通信原语B．两条⾼级进程通信原语C．两条系统调⽤命令D．两条特权指令2．进程的并发执⾏是指若⼲个进程。

A．共享系统资源B．在执⾏的时间上是重叠的C．顺序执⾏D．相互制约3．若信号量S初值为2，当前值为?1，则表⽰有个进程在与S相关的队列上等待。

A．0 B．1 C．2 D．34．⽤P、V操作管理相关进程的临界区时，信号量的初值应定义为。

A．?1 B．0 C．1D．随意5．⽤V操作唤醒⼀个等待进程时，被唤醒进程的状态变为。

A．等待B．就绪C．运⾏D．完成6．若两个并发进程相关临界区的互斥信号量MUTEX现在取值为0，则正确的描述应该是。

A．没有进程进⼊临界区（MUTEX=1）B．有⼀个进程进⼊临界区（MUTEX=0）C．有⼀个进程进⼊临界区，另⼀个在等待进⼊临界区（MUTEX=-1）D．不定7．信箱通信是进程间的⼀种通信⽅式。

A．直接B．间接C．低级D．信号量三、问答1．进程A 和B 共享⼀个变量，因此在各⾃的程序⾥都有⾃⼰的临界区。

现在进程A 在临界区⾥。

试问进程A 的执⾏能够被别的进程打断吗（可以）？能够被进程B 打断吗（这⾥，“打断”的含义是调度新进程运⾏，使进程A 暂停执⾏）（不可以）？2．信号量上的P 、V 操作只是对信号量的值进⾏加1或减1操作吗（否）？在信号量上还能够执⾏除P 、V 操作外的其他操作吗？（不能）3. 进程在运⾏时存在哪两种形式的制约？并举例说明之。

第3章课后习题+进程同步与通信


售票大厅可容纳200
人购票，说明最多允 许200人共享售票大 厅，用信号量empty 表示，初值为200；
售票员一次只能为一 个购票者服务，说明 必须互斥地进行购票 ，用信号量mutex表 示，初值为1。
5. 进程之间的关系如图3-16所示，试用P、V操作描 述它们之间的同步。
A
S2 C
S1 B
S4 F D
答：同步关系；因为一个工序必须在前一个工序完成后才能开始， 他们必须相互协作才能使进程圆满完成。
（4）商品的入库出库。
答：同步关系；因为商品出库可以为入库提供空间。
（5）工人做工与农民种粮。
答：没有制约关系。
4. 设有一个售票大厅，可容纳200人购票。如果厅 内不足200人则允许进入，超过则在厅外等候； 售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完 票后就离开。试问：
（1）购票者之间是同步关系还是互斥关系？
答：互斥关系。只能有一个人获得售票员的服务。
（2）用P、V操作描述购票者的工作过程。
semaphore empty=200; semaphore mutex=1;
void buyer() { P(empty);
P(mutex); 买票； V(mutex); V(empty); }
wait(mutexB); if (countB==0) wait(mutex);
countB++; signal(mutexB);
过桥；
wait(mutexB); countB--;
if (countB==0) signal(mutex); signal(mutexB); }
S3
S5
E
S6 G
semaphore A,B,C,D,E,F,G=0,0,0,0,0,0,0； P1( ){S1;V(A);V(B);} P2( ){P(A);S2;V(C);} P3( ){P(B);S3;V(D);V(E);} P4( ){P(D);S4;V(F);} P5( ){P(E);S5;V(G);} P6( ){P(C);P(F);P(G);S6;}
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pricess computer begin L2: p(sf); 从缓冲去中取出数据； v(se); 进行数据计算； goto L2; end; coend;
9、(1)写出P、V操作的定义 (2)有3个进程PA、PB和PC写作解决文件 打印问题:PA将文件记录从磁盘读入主存 的缓冲区1，每执行一次读一个记录；PB 将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执 行一次复制一个记录；PC将缓冲区2的 内容打印出来，每执行一次打印一个记 录。缓冲区的大小和一个记录大小一样。 请用P、V操作来保证文件的正确打印。
begin mutex,full,empty:semaphore; mutex:=1; empty:=8; full:=0; cobegin pricess producer begin 生产一个产品； p(empty); p(mutex); 将产品存入仓库； v(mutex); v(full); end;
process s3 begin p(b3); …… v(b4); end
process s4 begin p(b4); p(b4); …… end
8、在测量控制系统中，数据采集任务把 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。
cobegin process A begin L1:p(s1) 拣一粒黑子； v(s2) goto L1
process B begin L2:p(s2) 拣一粒白子； v(s1) goto L2 endl;
end;
coend;
7、四个进程合作完成一任务的前驱图， 试说明这四个进程间的同步关系，并以 PV操作描述它们。
解：应设置两个信号量sf,se，信号量sf表 示缓冲区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：
se,sf:semaphore; se:=1; sf:=0; cobegin process get begin L1: 采集一个数据； p(se); 将数据送入缓冲区中； v(sf); goto L1； end;
p(sa); ca:=ca-1; if ca=0 then begin {等待车辆驶出ab段}； v(sab); end; v(sa) end;
process Bi(i=1,2,…) begin p(sb); cb:=cb+1; if cb=1 then p(sab); v(sb); {车辆从b端驶入ab段}
例：一个供应商用汽车给某超市送货，并 把汽车上的货物用超市的三轮车运到仓 库中。超市的工作人员也用三轮车从仓 库中取货去出售。假设共有3辆三轮车， 仓库中只能容纳10辆三轮车的货物，且 每次从汽车上取货只能供给一辆三轮车， 仓库中只能容纳一辆三轮车进入。考虑 相关信号量的定义和初值，并写出用P、 V操作实现向仓库中送货及从仓库中取 货的同步算法。
解：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： b2,b3,b4:semaphore; b2:=0;b3:=0;b4:=0
Cobegin process s1 begin …… v(b2); v(b3); end
process s2 begin p(s2); …… v(b4); end
请回答： (1)这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥？ (2)写出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值(假定 让进程A先拣子)。
请回答： (1)这两个并发进程之间的关系是同步还是互斥？ (2)写出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值(假定 让进程A先拣子)。 (1)两个并发进程之间的关系是同步关系？ (2)应定义两个信号量s1和s2，分别表示两个不同的消 息：”允许拣黑子“和”允许拣白子“。假定让进程 A先拣黑子，则S1的初值为1，s2的初值应为0. (3)进程A、进程B能正确并发执行的程序应如下：
• 从仓库到超市进程 Begin p(full) p(s) p(mutex2) 从仓库取货 v(mutex2) v(empty) 送超市 v(s) end
例：一组生产者进程和一组消费者进程共 享10个缓冲区，每个缓冲区可以存放一 个整数；生产者进程每次一次性向3个缓 冲区中写入整数，消费者进程每次从缓 冲区取出一个整数。请用PV 操作写出 正确执行的程序。
begin N:integer; N:=3 s:semaphore; s:=1 cobegin process A begin L1:P(S);
N:=N+5; V(S); goto L1
procቤተ መጻሕፍቲ ባይዱss B begin L2:P(S); print(N); N:=0; V(S); goto L2 end; coend; end;
process M begin L2:p(sm); 从缓冲器中取走记录； 加工记录； 加工后存入缓冲器； v(sp); goto L2 end;
process P begin L3:p(sp); 从缓冲器中取走记录； 打印记录； v(sr); goto L3 end; coend; end;
4、假设有一个成品仓库，总共能存放8个 成品，生产者进程生产产品放入仓库， 消费者进程从仓库中取出成品消费。为 了防止积压，仓库满的时候就停止生产。 由于仓库搬运设备只有一套，故成品存 入和取出只能分别进行，使用PV操作来 实现该方案。
解： • 设S=3控制三轮车数量 • Mutex1=1控制互斥访问汽车 • Mutex2=1控制互斥访问仓库 • Empty=10仓库容量 • Full=0仓库现有库存量，供给超市，也 是受限资源
• 从汽车到仓库进程 Begin p(empty); p(s); p(mutex1); 从汽车上取货 v(mutex1) 去仓库 p(mutex2) 入仓库装货 v(mutex2) v(full) v(s) end
进程同步与通信
复习一
1、两个并发进程的 程序如下：
begin N:integer; N:=3; cobegin process A begin L1:N:=N+5 goto L1 end process B
begin
L2:print(N); N:=0; goto L2 end
coend;
若process A先执行三个循环后，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。正确的打印值是多 少？请用PV操作进行管理，使它们并发执 行时不出现与时间有关的错误。 A、B并发执行一个循环，则有可能打印出 23或18，若希望A、B交替执行，则正确 打印结果应该是8、5、5、5……
例：请用信号量实现4*100接力赛的同步 过程。 解：设信号量s1,s2,s3初值为0，其中跑第 一的人不需要设置阻塞条件。算法描述： p1:begin p2:begin 前进100m； p(s1) v(s1) 前进100m end v(s2) end
p3:begin p(s2) 前进100m； v(s3) end
(1)定义两个信号量s1和s2，是初值为1，s2的初值为0. (2)假定开始时让河东的一个先过桥，则用pv操作管理 时的程序应如下：
process EW begin …… p(s1); 过桥; v(s2); …… endl process WE begin …… p(s2); 过桥； v(s1); …… end
p(sb); cb:=cb-1; if cb=0 then begin {等待车辆驶出ab段}； v(sab); end; v(sb) end; coendl endl;
3、今有3个并发进程R,M,P，它们共享一 个缓冲器B。进程R负责从输入设备读信 息，每读出一个记录后把它存放到缓冲 器B中。进程M在缓冲器B中加工进程R 存入记录。进程P把加工后的记录打印输 出。缓冲器B中每次只能存放一个记录， 当记录被加工输出后，缓冲器B中又可存 放一个新记录。请用PV操作为同步机制 写出它们并发执行时能正确工作的程序。
Process producer begin L1:生产3个整数 p(sput) p(s1) buf[putptr]:=整数 putptr:=(putptr+1)mod10 v(sget) v(s1) goto L1 end
Process consumer var y:integer begin L2: p(sget) p(s2) y:=buf[getptr] getptr:=(getptr+1)mod10 count:=count+1 if count=3 then begin count:=0 v(sput) end v(s2) 消费一个整数y； goto L2 end
解：此题类似与生产者和消费者问题。 设立3个信号量：sr表示是否可以把读入 的记录存入缓冲器，初值为1；sm表示缓 冲器中是否有记录需要加工，初值为0； sp表示缓冲器是否有已加工好的记录需 要打印，初值为0.
begin buffer:记录类型； sr,sm,sp:semaphore; sr:=1;sm:=0;sp:=0; cobegin process R begin L1:read a record; p(sr); buffer:=record; v(sm); goto L1 end;
process consumer begin p(full); p(mutex); 将产品从仓库取出； v(mutex）； v(empty); 消费产品; end; coend; end;
5、一条小河上有一座独木桥，规定每次 只允许一个过桥。现河东和河西都有相 等的人数在等待过桥，为了使两边的人 都同样的过桥机会，规定某边的一个人 过桥后要让另一边的一个人过桥，即两 边的人交替过桥。如果把每个过桥者看 成一个进程，为保证安全，可用pv操作 来管理。 (1)写出应定义的信号量及其初值。 (2)假定开始时让河东的一个人下过桥，然 后交替过桥。