操作系统习题答案第(3) 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/25 1:14:59星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

地进入临界区。

( 2 )不会发生无休止等待进入临界区

由于任何一个进程Pi 在执行进入临界区代码时先执行语句① ,其相应的flag[i]的值不会是idle 。注意到flag[i]=in_cs 并不意味着turn的值一定等于i 。我们来看以下情况,不失一般性,令turn 的初值为0,且P0不工作,所以,flag[turn]=flag[0]=idle。但是若干个其他进程是可能同时交替执行的,假设让进程Pj(j=l , 2 , ?n-l)交错执行语句① 后(这时flag[j]=want_in),再做语句② (第一个while 语句),来查询flag[turn]的状态。显然,都满足turn≠i ,所以,都可以执行语句③ ,让自己的turn 为j 。但turn仅有一个值,该值为最后一个执行此赋值语句的进程号,设为k 、即turn=k (1≤k≤n -1 )。接着,进程Pj(j=1,2,?n-l ) 交错执行语句④ ,于是最多同时可能有n-1 个进程处于in_cs 状态,但不要忘了仅有一个进程能成功执行语句④ ,将加m 置为自己的值。

假设{P1 , P2 ,? Pm }是一个己将flag[i] 置为in_cs ( i =1,2,?,m ) ( m ≤n -1)的进程集合,并且已经假设当前turn=k ( 1≤k≤m ) ,则Pk 必将在有限时间内首先进入临界区。因为集合中除了Pk 之外的所有其他进程终将从它们执行的语句⑤ (第二个while 循环语句)退出,且这时的j 值必小于n ,故内嵌until 起作用,返回到起始语句① 重新执行,再次置flag [ i ] = want_in ,继续第二轮循环,这时的情况不同了,flag[turn] =flag[ k] 必定≠idle (而为in_cs )。而进程Pk 发现最终除自身外的所有进程Pj 的flag[j]≠in_cs ,并据此可进入其临界区。

17 另一个经典同步问题:吸烟者问题(patil , 1971 )。三个吸烟者在一个房间内,还有一个香烟供应者。为了制造并抽掉香烟,每个吸烟者需要三样东西:烟草、纸和火柴,供应者有丰富货物提供。三个吸烟者中,第一个有自己的烟草,第二个有自己的纸和第三个有自己的火柴。供应者随机地将两样东西放在桌子上,允许一个吸烟者进行对健康不利的吸烟。当吸烟者完成吸烟后唤醒供应者,供应者再把两样东西放在桌子上,唤醒另一个吸烟者。试采用:( 1 )信号量和P 、v 操作,( 2 )管程编写他们同步工作的程序。答:( 1 )用信号量和P 、v 操作。

vars , S1 ,S2 , S3 ; semaphore ; S:=1 ; S1:=S2:=S3:=0 ;

fiag1 , flag2 , fiag3 : Boolean ; fiag1:=flag2:=flag3:=true;

cobegin {

process 供应者 begin repeat P(S) ;

取两样香烟原料放桌上,由flagi标记; / * nago1 、nage2 、nage3 代表烟草、纸、火柴

if flag2 & flag3 then V(S1) ; / *供纸和火柴

else if flag1 & fiag3 then V(S2 ) ; / *供烟草和火柴 else V(S3) ; / *供烟草和纸 untile false ; end

process 吸烟者1 begin repeat P(S1) ; 取原料; 做香烟; V(S) ; 吸香烟; untile false ; process 吸烟者2 begin repeat P (S2 ) ; 取原料; 做香烟; V(S) ; 吸香烟; untile false ; process 吸烟者3 begin repeat P (S3 ) ; 取原料; 做香烟; V ( S ) ; 吸香烟;

untile false ; coend .

( 3 )用管程。

TYPE mskesmoke=moonitor

VAR S, S1 ,S2 ,S3 : condition ; flag1 , flag2, flag3 : boolean

DEFINE give , take1 , take2 , take3 ; USE check , wait , signal , release ; procedure give begin

check ( IM ) ; 准备香烟原料;

if 桌上有香烟原料then wait( S , IM ) ; 把准备的香烟原料放桌上; if fiag2 & flag3 then signal ( S1 ,IM);

if flag1 & flag3 then signal ( S2 ,IM ) ; else signal (S3 , IM ) ; release ( IM ) ; end

procedure take1 begin

check(IM):

if 桌上没有香烟原料then wait ( S1 ,IM); else 取原料;

signal ( S , IM ) ;

release ( IM ) ; end

procedure take2 begin

check ( IM ) :

if 桌上没有香烟原料 then wait(S2,IM); else 取原料;

signal ( S , IM ) ; release (IM); end

procedure take3 begin

check ( IM ) :

if 桌上没有香烟原料then wait(S3,IM);

else 取原料

signal ( S ,IM ) ; release ( IM ) ; end begin

flag1:=flag2:=flag3:=true; end.

cobegin {

process 供应者 begin repeat

Call makesmoke.give(); ??

until false ; end

process 吸烟者1 begin repeat

Call makesmoke.take1() ; 做香烟,吸香烟;

until false ; end

process 吸烟者2 begin repeat

Call makesmoke.take2() ; 做香烟,吸香烟; until false ; end

process 吸烟者3 begin repeat

Call makesmke.take3();

做香烟,吸香烟; until false ; end }

coend .

18、 如图所示,四个进程Pi (i=0? 3 )和四个信箱Mj (j=0? 3 ) ,进程间借助相邻信箱传递消息,即Pi 每次从Mi中取一条消息,经加工后送入M(i + 1) mod4 ,其中M0 、M1 、M2 、M3 ;可存放3 、3 、2 、2 个消息。初始状态下,MO 装了三条消息,其余为空。试以P 、V 为操作工具,写出Pi(i=0?3)的同步工作算法

答:

var mutexl , mutexZ , mutex3 ,mutex0 :semaphore; Mutex1=nutex2:=mutex3:=mutex0:=1; Empty0,empty1,empty2, empty3; semaphore; empty:=0 ; empty1:=3 ; empty:=2:=empty3:=2; full0 , full1 , full2 , full3:semphore ; full0:=3;full1:=full2:=full3:=0;

in0,in1,in2,in3,out0 ,out2,out3,;intger;

in0:=in1:=in2:=in3:=out0:=out1:=out2:=out3:=0; cobegin

{

process P0 begin repeat P(full0); P(mutex0);

从M0[out0]取一条消息; out0:=(out0+1) mod 3 ; V(mutex0); V(empty0) ; 加工消息; P(empty1) ; P(mutex1) ; 消息已M1[in1];