操作系统第4章习题带答案

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：利用银行家算法，试问如果进程P2提出资源请求Request（1，2，2，2）后，系统能否将资源分配给它？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：问：采用死锁避免的方法进行资源分配，请你写出系统完成第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m×n+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m×x+1个才不会产生死锁，由于系统资源有m×n+1个，则可列出不等式：m×x+1≤m×n+1解不等式，得到x≤n，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的资源最多m×n，少于系统资源m×n+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）①. T0时刻是否为安全状态？若是，请给出安全序列。

②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？③在②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？④在③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=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i{wait(mutex);if(waiting<5){waiting++;signal(customers);signal(mutex);wait(operator);wait(mutex);waiting--;signal(mutex);}else{signal(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 P ab (){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 P ba (){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);ba=ba-1;if(ba==0)signal(Sab);signal(S2);}}main(){cobegin{P ab ();P ba ();}}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。

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, scount;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){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;}}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：试问：①该状态是否安全？分析说明。