《操作系统》第六章习题加解析（重点学习）

贵州大学计算机科学与技术学院《操作系统》第 06 章习题解析

【客观题】参考答案

1 . 在操作系统中， P、 V 操作是一种( D )。

A. 机器指令 B. 作业控制命令

C. 系统调用命令 D. 低级进程通信原语

2. P 操作可能导致( C )。

A. 进程就绪 B. 进程结束

C. 进程阻塞 D. 新进程创建

【解析】 P 操作即 wait 操作，表示等待某种资源直到可用。若这种资源暂时不可用，则进程进入阻塞状态。注意，执行 P 操作时的进程处于运行状态。

3. 原语是( D )。

A. 运行在用户态的过程 B. 可中断的指令序列

C. 操作系统的内核 D. 不可分割的指令序列

【解析】原语（Primitive/Atomic Action），顾名思义，就是原子性的、不可分割的操作。严格定义为：由若干个机器指令构成的完成某种特定功能的一段程序，其执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断。

4. 若一个信号量的初值为 3，经过多次 PV 操作以后当前值为-1，此表示等待进入临界区的进程数是( A )。

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

5. 在使用信号量及 P、 V 操作机制解决问题时，一个进程执行 V 操作意味着( A )。

A. 可能有另一个进程从等待队列进入就绪队列

B. 该进程从等待队列进入就绪队列

C. 该进程从磁盘调入内存

D. 可能有另一个进程从磁盘被调入内存

【解析】释放一个资源，可能会有进程得到这个资源，从等待状态变成就绪状态。

6. 在用信号量机制实现互斥时，互斥信号量的初值为( B )。

A. 0 B. 1

C. 2 D. 3

【解析】

7. 有三个进程共享同一程序段，而每次只允许两个进程进入该程序段，若用 PV 操作同步机制，则信号量 S 的取值范围是( D )。

A. 1， 0， -1， -2 B. 3， 2， 1， 0

C. 2， 1， 0， -1， -2 D. 2， 1， 0， -1

【解析】程序段最多允许两个进程进入，则表示资源的数目为 2，因此，信号量初值为 2。每进入一个进程，信号量的值减 1，当信号量的值减为 0 时，表示两个个进程均进入程序段，此时若再有一个进程请求进入执行 P 操作，则信号量的值减为-1，进程阻塞。

8. 当一个进程因在互斥信号量 mutex 上执行 V（mutex）操作而导致唤醒另一个进程时，则执行 V 操作后 mutex 的值为( D )。

A. 大于 0 B. 小于 0

C. 大于等于 0 D. 小于等于 0

【解析】由题意可知，系统原来存在等待进入临界区的进程，故 mutex 小于等于-1，故在执行 V（mutex）操作后， mutex 的值小于等于 0

9. 有一个计数信号量 S，若干个进程对 S 进行了 28 次 P 操作和 1 8 次 V 操作之后，信号量 S 的值为 0。当 S 所对应资源全部重新归还系统后，假如若干个进程对信号量 S 进行了 1 5 次 P 操作和 2 次 V 操作。则此时有( C )个进程等待在 S 的队列中。

A. 1 B. 2

C. 3 D. 4

【解析】 S-28+ 1 8=0，故 S= 1 0 S-1 5+2= 1 0-1 5 +2=-3，表示有 3 个进程在队列中等待。

1 0. 下列对临界区的论述中，正确的是( 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. 临界区是指进程中用于访问共享资源的那段代码

【解析】

1 1 . 下列( C )场景问题只包含进程互斥问题。

A. 田径场的四百米接力比赛

B. 两个进程通过一个缓冲区传递数据

C. 一个进程读文件，一个进程写文件

D. 公共汽车上司机和售票员的工作配合

1 2. 下列描述的四个现场景中， ( B )呈现的是既没有进程同步关系又没有进程互斥关系。

A. 不同的用户使用订票软件同时访问同一个订票数据库

B. 不同的用户在各自的电脑上同时编译程序

C. 不同的用户在各自的电脑上打同一盘网络麻将

D. 不同的用户在同一台游戏机上玩踢足球的电子游戏

1 3. 若干进程之间相互合作，共同完成一项任务。进程的这种关系称为( A )。

A. 同步 B. 并发

C. 互斥 D. 异步

【解析】

1 4. 有两个并发进程 P1 .P2，其程序代码如下（其中 x 为 P1、 P2 的共享变量），则不可能打印出的 z 和 c 的值为( C )。

A. 3， 9 B. 3， 1

C. -1， 1 D. -1， 9

【解析】若 P1 输出-1，则说明 P2 对 x 的赋值晚于 P1， x 的最终值为-3，此时 P2 的输出为 9。

1 5. 进程 P1 和 P2 均包含并发执行的线程，部分伪代码描述如下所示。下列选项中，需要互斥执行的操作是( B )。

A. a= 1 与 a=2 B. x+ = 1 与 x+ =2

C. a=x 与 b=x D. x+ = 1 与 x+ =3

【解析】

1 6. 有两个并发执行的进程 P1 和 P2，它们共享初值为 1 的变量 x， Pl 对 x 加 1， P2 对 x 减 1。加 1 和减 1 操作的指令序列分别如下，两个操作完成后， x 的值( B )。

A. 可能为-1 或 3 B. 可能为 0、 1 或 2

C. 只能为 1 D. 可能为-1、 0、 1 或 2

【解析】将 P1 中 3 条语句依次编号为 1、 2、 3， P2 中 3 条语句依次编号为 4、 5、 6，则依次执行 1、 2、 3、 4、 5、 6 得结果 1，依次执行 1、 2、 4、 5、 6、 3 得结果 2，执行 4、 5、 1、 2、 3、 6 得结果 0，结果-1 不可能得出。

1 7. 有两个优先级相同的并发程序 P1 和 P2，它们的执行过程如下所示。假设，当前信号量 s1 =0， s2=0，当前的 z=2，进程运行结束后， x、 y 和 z 的值分别是( C )。

A. 5， 9， 9 B. 5， 9， 4

C. 5， 1 2， 9 D. 5， 1 2， 4

1 8. 第一类读者写者问题的解决方案会导致( A )产生“饥饿”现象。

A. 写者进程 B. 读者进程

C. 读者或写者进程

1 9. 若系统采用( A )调度策略，临界区的使用可能导致优先级反转问题。

A. 基于优先级的抢占式 B. 基于优先级的非抢占式

C. 先来先服务

20. 不需要信号量就能实现的功能是( A )。

A. 进程的并发执行 B. 进程同步

C. 执行的前驱关系 D. 进程互斥

【解析】在多道程序技术中，信号量机制是一种有效实现进程同步和互斥的工具。进程执行的前趋关系实质上是指进程的同步关系，除此以外，只有进程的并发执行不需要信号量来控制。

21 . 一个正在访问临界资源的进程由于申请 I/O 操作而被中断时，它( C )。

A. 可以允许其他进程进入与该进程相关的临界区

B. 不允许其他进程进入任何临界区

C. 可以允许其他进程抢占处理器，但不得进入该进程的临界区

D. 不允许任何进程抢占处理器

22. 以下( C )属于临界资源。

A. 磁盘存储介质 B. 私用数据

C. 公用队列 D. 可重入的程序代码

23. 进程 A 和进程 B 通过共享缓冲区协作完成数据处理，进程 A 负责产生数据并放入缓冲区，进程 B 从缓冲区读数据并输出。进程 A 和进程 B 之间的制约关系是( C )。

A. 互斥关系 B. 同步关系

C. 互斥和同步关系 D. 无制约关系

【解析】 A 和 B 对缓冲区的访问必须“互斥”； A 放入数据后才允许 B 取走的前趋后继关系属于“同步”。

24. 一个进程映像由程序、数据及 PCB 组成，其中( A )必须用可重入编码编写。

A. 共享程序段 B. PCB

C. 程序 D. 数据【

解析】共享程序段可能同时被多个进程使用，所以必须可重入编码，否则无法实现共享的功能。

25. 下列关于管程的描述中， ( A )是不正确的。

A. 管程中需要提供互斥量以保证管程的互斥性

B. 管程有自己的名字

C. 管程的主要作用是管理共享资源（数据结构）

D. 进程只能调用管程提供的过程对管程中的数据结构进行处理

【解析】管程的互斥性是由编译器负责保证的。

【主观题】参考答案

1 . 在一个仓库中可以存放 A 和 B 两种产品，要求：

① 每次只能存入一种产品。

② A 产品数量-B 产品数量< M

③ B 产品数量-A 产品数量< N 其中， M， N 是正整数，试用 P 操作、 V 操作描述产品 A 与产品 B 的入库过程。

【解析】

使用信号量 mutex 控制两个进程互斥访问临界资源（仓库）

使用同步信号量 Sa 和 Sb（分别代表产品 A 与 B 的还可容纳的数量差，以及产品 B 与 A 的还可容纳的数量差）满足条件 2 和条件 3。

代码如下：

2. 【2009 统考真题】三个进程 P1， P2， P3 互斥使用一个包含 N（N >0）个单元的缓冲区。 PI 每次用 produce（）生成一个正整数并用 put（）送入缓冲区某一空单元； P2 每次用 getodd（）从该缓冲区中取出一个奇数并用 countodd（）统计奇数个数； P3 每次用 geteven（）从该缓冲区中取出一个偶数并用 counteven（）统计偶数个数。请用信号量机制实现这三个进程的同步与互斥活动，并说明所定义的信号量的含义（要求用伪代码描述）。

【解析】

互斥资源：缓冲区只能互斥访问，因此设置互斥信号量 mutex 同步问题：

 Pl， P2 因为奇数的放置与取用而同步，设同步信号量 odd；

 P1， P3 因为偶数的放置与取用而同步，设置同步信号量 even；

 P1， P2， P3，因为共享缓冲区，设同步信号量 empty，初值为 N，

程序如下：

3. 如下图所示，三个合作进程 P1， P2， P3，它们都需要通过同一设备输入各自的数据， P1 输入 a， P2 输入 b， P3 输入 c，该输入设备必须互斥地使用，而且其第一个数据必须由 P1 进程读取，第二个数据必须由 P2 进程读取，第三个数据必须由 P3 进程读取。然后，三个进程分别对输入数据进行下列计算：

P1： x=a+b；

P2： y=a*b；

P3： z=y+c-a；

最后， P1 进程通过所连接的打印机将计算结果 x， y， z 的值打印出来。请用信号量实现它们的同步。

【解析】

为了控制三个进程依次使用输入设备进行输入，需分别设置三个信号量 S1， S2， S3，其中 S1 的初值为 1， S2 和 S3 的初值为 0，使用上述信号量后，三个进程不会同时使用输入设备，因此不必再为输入设备设置互斥信号量。另外，还需要设置信号量 Sb， Sy， Sz 来表示数据 b 是否已经输入，以及 y， z 是否已计算完成，它们的初值均为 0。

三个进程的动作可描述为：

4. 某厂商的自行车生产线上有一个箱子，其中有 N（N≥3）个空格，每个空格可以存放一个车架或一个车轮。假设当前有三名工人正在工作，他们活动分别为：

请分析上述自行车装配过程，控制三名工人的协同工作需要用到哪几个信号量？为了防止死锁发生，这几个信号量的初值应该如何设置？请编写伪码实现三名工人的合作。

【解析】

 用信号量与 PV 操作实现三名工人的合作。

 首先不考虑死锁问题，工人 1 与工人 3、工人 2 与工人 3 构成生产者与消费者关系，这两对生产/消费关系通过共同的缓冲区相联系。从资源的角度来看，箱子中的空位置相当于工人 1 和工人 2 的资源，而车架和车轮相当于工人 3 的资源。

 分析上述解法易见，当工人 1 推进速度较快时，箱中空位置可能完全被车架占满或只留有一个存放车轮的位置，此时工人 3 同时取 2 个车轮将无法得到，而工人 2 又无法将新加工的车轮放入箱中；当工人 2 推进速度较快时，箱中空位置可能完全被车轮占满，而此时工人 3 取车架将无法得到，而工人 1 又无法将新加工的车架放入箱中。上述两种情况都意味着死锁。为防止死锁的发生，箱中车架的数量不可超过 N-2，车轮的数量不可超过 N-1，这些限制可以用两个信号量来表达。

注：详细描述还应考虑对箱子单元的描述以及访问互斥问题。建议车架放在箱子的一端，车轮放在箱子的另一端，车架与车轮都采用后进先出的管理方式。

5. 有一个文件被多个进程所共享，每个进程有一个不同的数。这个文件可被多个进程同时访问，且应满足如下的限制条件：所有访问文件的进程的数的和应小于 n，写一个管程，以协调这个文件的访问进程。

【解析】

ps:以上所有资料均来自于老师课件！！！

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