第四章作业参考答案Word下载.doc
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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。
(4)设系统中只有上述几个过程,用图表示出各自状态变迁情况及原因。
(1)系统要设3个进程来完成这个任务;
第一个进程:
从卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中;
第二个进程:
加工处理后再搬到缓冲区B2中;
第三个进程:
从缓冲区B2读出,打印机印出。
(2)第一个进程从卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中,第二个进程加工处理B1中的数据。
如果B1为空,则第二个进程无法进行;
如果B1满了,第一个进程不能再进行。
第二个进程加工处理B1中的数据并搬到B2中,第三个进程从B2读出。
如果B2为空,则第三个进程无法进行;
如果B2满了,第二个进程无法进行。
(3)
P:
不能往满的B1送数据,设信号量S1,初值为k(k为缓冲区B1的大小)
while(true){
读一张卡片;
P(S1);
数据送到缓冲区B1;
V(S2);
};
Q:
不能从空的B1读数据,设信号量S2,初值为0;
不能往满的B2送数据,设信号量S3,初值为l(l为缓冲区B2的大小)
P(S2);
从缓冲区B1读数据;
加工数据;
V(S1);
P(S3)
加工的数据写入缓冲区B2;
V(S4)
R:
不能从空的B2读数据,设信号量S4,初值为0;
P(S4);
从缓冲区B2读数据;
V(S3)
打印;
(4)
卡片
打印机
B1
B2
B1未满
B2未满
B1非空
B2非空
进程一:
运行
就绪
等待
j
k
l
m
jB1满
kB1未满
l卡片全部读完
m新的一批卡片作业
进程二:
jB2满
kB2未满
lB1空
mB1非空
进程三:
j无条件
kB2空
lB2非空
13假定一个阅览室最多可容纳100人,读者进入和离开阅览室时都必须在阅览室门口的一个登记表上标志(进入时登记,离开时去掉登记项),而且每次只允许一人登记或去掉登记,问:
(1)应编写几个程序完成此项工作,程序的主要动作是些什么?
应设置几个进程?
进程与程序间的对应关系如何?
(2)用P、V操作写出这些进程的同步通信关系。
(1)应该编写四个程序完成工作,分别执行:
管理等待登入队列,登入并分配资源,管理等待离开队列,登出并回收资源。
应设置2个进程,分别负责管理登入和负责管理登出。
(2)设置readercount=100,控制可进入的读者数
设置mutex=1,控制操作登记表
登入进程:
{
P(mutex)
P(readercount)
分配阅览室资源
V(mutex)
}
登出进程:
回收阅览室资源
V(readercount)
17.假设一个系统的磁盘大小为2kB,一个块的平均访问时间是20毫秒,一个有40kB的进程由于资源请求此从运行状态变为阻塞态。
要确保将该进程换出,它必须保持阻塞多长时间?
解:
阻塞时间:
T=40/2*20=400(毫秒)
18.假使A、B两个火车站之间是单轨线,许多列车可以同时到达A站,然后经A站到B站,又列车从A到B的行驶时间是t,列车到B站后的停留时间是t/2。
试问在该问题模型中,什么是临界资源?
什么是临界区?
因为许多列车可以同时到达A站,所以A站不是互斥资源,而A、B之间的单轨线每次只能允许一辆列车发出以后另一辆才能发出。
因为列车行驶时间为t,B的停留时间为t/2,所以只要在前一辆列车走完前1/2路程后再发车,到达B站时前一辆车也已离开B站。
(1)A、B间单轨线的前半段是临界资源。
(2)临界区:
列车在单轨线前半段上行驶
21题(测验的最后一题,类似,更简单)
由于有m个发送者,n个接收者,k大小的缓冲区;
从单个的问题出发,发送者要么等待在第x缓冲区(条件是缓冲区x未被清空,而发送者采用递增环状方式使用缓冲区)要么发送到x,发送完后需要唤醒所有接收进程。
接收进程不停的轮询缓冲区,也采用递增环状方式,如果缓冲区有内容,则收取,并把此缓冲区的未接收数减一,如果减至0,则置缓冲区为空。
综上所述,需要对每个缓冲区单位设置空,满,互斥量,未收取数(empty,full,mutex,count)其中full是一个数组,记录每个接收者的情况,防止重复接收,mutex主要用来做count的互斥访问。
此外,还要设置全局的互斥变量mutex。
TypeBufferType=Record
msg:
MessageType;
count:
integer;
mutex:
semaphore;
{初值为1}
empty:
semaphore;
full:
array[1..n]ofsemaphore;
{初值全为0}
End
Var mutex:
s:
integer;
{初值为0}
buff:
array[0..k-1]ofBufferType;
{k是缓冲区大小;
n是接收进程个数}
{m是发送进程个数,通过s进行“写互斥”}
ProcedureSender_i(i:
integer);
{i为发送进程的标号}
Var s0,j:
Begin
Repeat
P(mutex);
s0:
=s;
s:
=(s+1)modk;
V(mutex);
P(buff[s0].empty);
在buff[s0].msg中写信息;
P(buff[s0].mutex);
buff[s0].count:
=n;
V(buff[s0].mutex);
For(j:
=1tondo)
V(buff[s0].full[j]);
Untilfalse;
End
ProcedureRecvr(i:
{i为接收进程的标号}
Var j:
j:
=0;
P(buff[j].full[i]);
从buff[j].msg中读信息;
P(buff[j].mutex);
buff[j].count:
=buff[j].count-1;
If(buff[j].count=0)
ThenV(buff[j].empty);
V(buff[j].mutex);
j:
=(j+1)modk
Untilfalse;
22.<
1>
.信号量说明:
mutex,初值为1,记录可进入临界区的进程数;
互斥算法;
P(mutex);
进入临界区;
V(mutex);
结束;
<
2>
mutex,初值为m,记录可进入临界区的进程数;
互斥算法;
结束;
25.一家快餐店招有4种雇员:
(1)开票者,取顾客的订单;
(2)厨师,准备饭菜;
(3)包装员,把食物撞进袋中;
(4)出纳,一手收钱一手交货。
每位雇员可以看作一个在通信的顺序进程。
他们采用的是什么方式的进程间通信?
开票者和厨师之间是管道通信。
开票者源源不断的把订单给厨师,一次可能给一张也可能给多张,厨师一次可能拿走一张订单去做也可能拿走多张去做。
厨师和包装员之间是信箱通信,他们之间有个信箱,可能就是一个小平台,厨师做好就把菜放上去,相当于放进信箱,而包装员可以在任何时候取走那个菜。
包装员和出纳之间是消息缓冲通信,包装员包号了就给出纳发消息,出纳得到消息就取走包好的饭菜然后出售。
29.计算系统CPU利用率。
1)Q等于无穷时,算法退化为FIFO,这时CPU利用率为T/(S+T)
2)Q>
T时,进程在用完时间片之前已被堵塞,因此CPU利用率仍为T/(S+T)
3)S<
Q<
T时,,进程在I/O堵塞之前需使用INT(T/Q)+1个时间片,因此CPU利用率为
T/((INT(T/Q)+1)*S)+T)
4)Q=S时,当S远小于T时,CPU在调度和运行进程的时间近似相等,CPU利用率为1/2
5)Q趋于零时,几乎所有的时间都花在调度上,因此CPU利用率也趋于零。
34.巴拿马运河建在太平洋和大西洋之间。
由于太平洋和大西洋水面高度不同,有巨大落差,所以运河中修建有T(T>
=2)级船闸,并且只能允许单向通行。
船闸依次编号为1、2、…、T。
由大西洋来的船需经由船闸T、T-1、…、1通过运河到太平洋;
由太平洋来的船需经由船闸1、2、…、T通过运河到大西洋。
试用P、V操作正确解决大西洋和太平洋的船只通航问题
来自不同方向的船只对船闸要互斥使用。
但如过有同方向的船只正在通行,则不用等待。
对一个船闸设以下变量:
PtoAcount整型,记录此船闸正由太平洋往大西洋航行的船只初值0。
AtoPcount整型,记录此船闸正由大西洋往太平洋航行的船只初值0。
Mutex信号量,对PtoAcount互斥初值1
Mutex1信号量,对AtoPcount互斥初值1
Pass信号量初值1
太平洋到大西洋的船:
P(mutex);
PtoAcount:
=PtoAcount+1;
ifPtoAcount=1
thenP(pass);
V(mutex);
过
P(mutex)
=PtoAcount-1;
ifPtoAcount=0;
thenV(
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