操作系统习题及答案三

习题三同步、通信与死锁

一、单项选择题

1在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为（）。

A. 顺序程序

B.多道程序

C.并发程序

D.并行程序

2、进程间的基本关系为（）。

A. 相互独立与相互制约

B.同步与互斥

C.并行执行与资源共享

D.信息传递与信息缓冲

3、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信息，或

者建立某个条件后再向前执行，这种关系是进程间的（）关系。

A. 同步

B.互斥

C.竞争

D.合作

4、在一段时间内，只允许一个进程访问的资源称为（）。

A.共享资源

B.临界区

C.临界资源

D.共享区

5、在操作系统中，对信号量S的P原语操作定义中，使进程进入相应阻塞队列等待的条件

是（）。

A. S>0

B. S=0

C. S<0

D. S=0

6、信号量S的初值为8,在S上执行了10次P操作，6次V操作后，S的值为（

）。

A . 10 B. 8 C. 6 D. 4

7、临界区是指（）。

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

8、下列对线程的描述中，（）是错误的。

A.不同的线程可执行相同的程序 B ?线程是资源的分配单位

C.线程是调度和执行单位 D ?同一进程中的线程可共享该进程的主存空间

9、P, V操作是（）

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

10、若P, V操作的信号量S初值为2，当前值为-1,则表示有（）等待进程。

A. 0 个

B. 1 个

C. 2 个

D. 3 个

11、（）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

12、下面的叙述中正确的是（）。

A. 操作系统的一个重要概念是进程，因此不同进程所执行的代码也一定不同

B. 为了避免发生进程死锁，各进程只能逐个申请资源

C. 操作系统用PCB管理进程，用户进程可以从PCB中读出与本身运行状况有关

的信息

D. 进程同步是指某些进程之间在逻辑上的相互制约关系

13、对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0 ,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

14、发生死锁的必要条件有四个，要防止死锁的发生，可以破坏这四个必要条件，但破

坏（）条件是不太实际的。

A ?互斥

B ?不可抢占

C. 部分分配 D ?循环等待

15、资源的按序分配策略可以破坏（）条件。

A ?互斥使用资源

B ?占有且等待资源

C. 非抢夺资源 D ?循环等待资源

16、在（）的情况下，系统出现死锁。

A ?计算机系统发生了重大故障

B ?有多个封锁的进程同时存在

C.若干进程因竞争资源而无休止地相互等待他方释放己占有的资源

D ?资源数大大小于进程数或进程同时申请的资源数大大超过资源总数

17、银行家算法是一种（）算法。

A?死锁解除C.死锁预防B ?死锁避免D .死锁检测

18某系统中有3个并发进程，都需要冋类资源4个, 试问该系统不会发生死锁的最少资源数是（）。

A ? 9 B.10 C. 11D. 12

19、信箱通信是一种（）通信方式。

A.直接通信B?间接通信C.低级通信 D. 信号量

20、并发进程失去了封闭性是指（）。

A .多个相对独立的进程以各自的速度向前推进

B ?并发进程的执行结果与速度无关

C.并发进程执行时，在不同时刻发生的错误

D ?并发进程共享变量，其执行结果与速度有关

二、填空题

1、若一个进程已进入临界区，其他欲进入临界区的进程必须 _________ 。

2、用P, V操作管理临界区时，任何一个进程在进入临界区之前应调用操作，退出临

界区时应调用______ 操作。

3、用信箱实现通信时，应有_____ 和______ 两条基本原语。

4、有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则信号

量值的变化范围是_______ 。

5、死锁产生的必要条件有四个，即_________ 、________ 、________ 、_________ 。

6、银行家算法中，当一个进程提出的资源请求将导致系统从进入时，系统就

拒绝它的资源请求。

7、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

。

8、在多线程操作系统中，线程与进程的根本区别在于进程作为单位，而线程

是__________ 单位。

9、临界区是指并发进程中与_________ 有关的程序段

10、操作系统中信号量的值与________ 的使用情况有关，它的值仅能由_________ 来改变。

三、简答题

1、什么是进程的互斥与同步？

2、一个进程进入临界区的调度原则是什么？

3、在操作系统中，P操作和V操作各自的动作是如何定义的？

4、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？

5、为什么说采用有序资源分配法不会产生死锁？

四、应用题

1、四个进程A、B、C、D都要读一个共享文件F,系统允许多个进程同时读文件F。但限制是进程A和进程C不能同时读文件F，进程B和进程D也不能同时读文件F。为了使这四个进程并发执行时能按系统要求使用文件，现用PV操作进行管理，请回答下面的问题：（1）如何定义信号量及初值；

（2）在下列的程序中填上适当的P、V操作，以保证它们能正确并发工作：

进程A 进程B 进程C 进程D

[1] ；[3] ；[5] ；[7]；

read F；read F；read F；read

F；

[2] ；[4] ；[6] ；[8]；

2、设有一台计算机，有两条I/O通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片机把一叠

卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后再搬到缓冲区B2中，并在打印机上打印，问：

①系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？

②这些进程间有什么样的相互制约关系？

③用P、V操作写出这些进程的同步算法。

3、生产者-消费者问题表述如下：一组生产者进程和一组消费者进程通过缓冲区发生联系。

生产者进程将生产的产品送入缓冲区，消费者进程则从中取出产品。假定环形缓冲池中共有N个缓冲区，编号为0~N-1。

为了描述生产者进程和消费者进程，设指针in和out分别指向生产者进程和消费者进

程当前所用的缓冲区（buffer），初值均为0。

（1）应设置三个信号量实现两类进程的同步，分别是full、empty和mutex。请说出它们的含义及初值。

（2）下面是生产者进程的算法描述，请填写相应的P、V操作语句。

while （TRUE）｛

----------------------- ；

产品送往buffer （in）；

in= （in+1）mod N ；/*mod 为取模运算*/

(3) 指出生产者进程算法中的临界区是哪一段程序? 4、在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：

Allocatio n

Need

Available P0 0 0 3

2 0 0 1 2 16 2 2

P1 1 0 0 0 1 7 5 0 P2 1 3 5 4 2 3 5 6

P3

0 3 3 2 0 6 5 2

P4 0 0 1 4

0 6 5 6

试问：(1)该状态是否安全？

(2)如果进程P2提出请求Request2(1, 2，2，2)后，系统能否将资源分配给 它？

5、 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。

6、 哲学家甲请哲学家乙、丙、丁到某处讨论问题，约定全体到齐后开始讨论：在讨论的间 隙四位哲学家进餐，每人进餐时都需使用刀、叉各一把，餐桌上的布置如图

2.9所示。请用

信号量及P 、V 操作说明这四位哲学家的同步、互斥过程。

甲

刀2 叉1

答案三同步、通信与死锁

一、单项选择题

1、C

2、B

3、A

4、C

5、A

6、C

7、D

8、B

9、A10、B

11、D 12 、D13、

B

14、

A

15、D16、C17 、B18、B19、B20、D

二、填空题

1、等待

2、P、V

3、发送、接收

4、1至－(m-1)

5、互斥条件、不剥夺条

件、部分分

配、

环路条件

6、安全状态、不安全状态

7、低级通信

8、资源分配、调度和执行单位

9、共享变量

10、资源、PV 操作

三、简答题1．进程的互斥是指在逻辑上本来完全独立的若干进程，由于竞争同一个资源而产生的相互制约关系。

进程的同步是进程间共同完成一项任务时直接发生相互作用的关系，也就是说，这些具有伙

伴关系的进程在执行时间次序上必须遵循确定的规律。

2．一进程进入临界区的调度原则是：

①如果有若干进程要求进入空闲的临界区，一次仅允许一个进程进入。

②任何时候，处于临界区内的进程不可多于一个。如已有进程进入自己的临界区，则其它所有试图进入临界区的进程必须等待。

③进入临界区的进程要在有限时间内退出，以便其它进程能及时进入自己的临界区。

④如果进程不能进入自己的临界区，则应让出CPU，避免进程出现忙等”现象。

3．P 操作顺序执行下述两个动作：

①信号量的值减1，即S=S-1；

②如果S>0,则该进程继续执行；

如果S v 0,则把该进程的状态置为阻塞态，把相应的PCB连入该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待（直至其它进程在S上执行V操作，把它释放出来为止）。

V操作顺序执行下述两个动作：

①S值加1,即S=S+1 ；

②如果S>0,则该进程继续运行；

如果s w0,则释放信号量队列上的第一个PCB （即信号量指针项所指向的PCB）所对应的进程（把阻塞态改为就绪态）,执行V 操作的进程继续运行。

4．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。

5.为了便于说明，不妨设系统中有m类资源，n个进程，分别用Rl, R2,…，Rm （1, 2,…，m可看作资源编号）和P1, P2,…Pn表示。根据有序资源分配法可知，进程申请资源时必须按照资源编号的升序进行,即任何进程在占有了Ri 类资源后,再申请的资源

Rj的编号j 一定大于i。因此在任一时刻，系统中至少存在一个进程Pk，它占有了较高编号

的资源Rh，且它继续请求的资源必然是空闲的，因而Pk可以一直向前推进直至完成，当

Pk运行完成后即会释放它占有的所有资源；在Pk完成之后，剩下的进程集合中同样会存在

一个进程，它占有了较高编号的资源，且它继续请求的资源必然是空闲的，因而它可以一直

向前推进直至完成；以此类推，所有进程均可运行完成，故不会发生死锁。

四、应用题

1解：

(1)定义二个信号量S1 S2,初值均为1,即：S1=1, S2=1 (共2分)

(2)从［1］到［8］分别为：P(S1), V(S1) , P(S2), V(S2) , P(S1) , V(S1) , P(S2),

V(S2)

2、解：

①系统可设三个进程来完成这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入

到缓冲区B1中；C进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2中；P进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。

②R进程受C进程影响，B1放满信息后R进程要等待一一等C进程将其中信息全部取走，

才能继续读入信息；C进程受R进程和P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们，且B2被取空后C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束：B2中信息放满

后P进程才可从中取出它们，进行打印。

③信号量含义及初值：

B1full ―― 缓冲区B1满，初值为0；

B1empty――缓冲区B1空，初值为0;

B2full ―― 缓冲区B2满，初值为0;

B2empty――缓冲区B2空，初值为0；

P进程

P(B2full)；

从B2中取出信息进行打印;

V(B2empty)；

3?答:

(1)full表示放有产品的缓冲区数，初值为0；empty表示可供使用的缓冲区数，初值为

N ；

mutex为互斥信号量，初值为1,表示互斥进入临界区。

(2)P (empty) ,P (mutex) ,V (mutex) ,V (full)

R进程C进程