第4章  进程同步与通信
1）选择题
（1）在操作系统中，P、V操作是一种_D__。
A. 机器指令                  B. 系统调用命令
C. 作业控制命令              D. 低级进程通信原语
（2）若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有_B__等待进程。
A. 0个                B. l个
C. 2个                D. 3个
（3）在直接通信方式中，系统提供两条通信原语进行发送和接收，其中Send原语中参数应是_C_。
A. sender，message          B. sender，mailbox
C. receiver，message        D. receiver，mailbox
（4）下述那个选项不是管程的组成部分_A__。
A. 管程外过程调用管程内数据结构的说明
B. 管程内对数据结构进行操作的一组过程
C. 局部于管程的共享数据说明
D. 对局部于管程的数据结构设置初值的语句
（5）某通信方式通过共享存储区来实现，其属于_D__。
A. 消息通信          B. 低级通信
C. 管道通信          D. 高级通信
（6）用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为__C__。
A. -1          B. 0
C. 1          D. 任意值
（7）临界区是_B__。
A. 一个缓冲区              B. 一段程序
C. 一段共享数据区          D. 一个互斥资源
（8）信箱通信是一种_D__通信方式。
A. 直接通信        B. 信号量
C. 低级通信        D. 间接通信
（9）对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0则__A_。
A. 表示有一个进程进入临界区
B. 表示没有进程进入临界区
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
（10）对信号量S执行V操作后，下述选项正确的是_C__。
A. 当S小于等于0时唤醒一个阻塞进程
B. 当S小于0时唤醒一个阻塞进程
C. 当S小于等于0时唤醒一个就绪进程
D. 当S小于0时唤醒一个就绪进程
  （11）在消息缓冲通信中，消息队列属于_A__资源。
A. 临界        B. 共享        C. 永久        D. 可剥夺
  （12）在消息缓冲通信机制中，使用的临界资源是_D__。
进程通信方式A. 信箱        B. 消息队列中的某个缓冲区
C. 管道        D. 整个消息队列
2）填空题
（1）信号量的物理意义是：当信号量值大于0时表示 可用资源的个数  ；当信号量值小于0时，其绝对值为   等待该信号量的进程数  。
（2）如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有 __4__ 个等待进程。
（3）对于信号量可以做   P  操作和   V  操作，  P  操作用于阻塞进程，  V  操作用于释放进程。程序中的   P  和   V  操作应谨慎使用，以保证其使用的正确性，否则执行时可能发生死锁。
（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 _[-(m-1),1]_ 。
（5）管程由  局部于管程（资源对象）的共享变量的说明  、 对管程（资源对象）数据进行操作的一组过程 和  对局部于管程的数据设置初始值的语句  三部分组成。
（6）访问临界资源的进程应该遵循的条件有：  空闲让进  、  忙则等待  、  有限等待  和  让权等待  。
（7）每个信箱可以包含  信箱头  和  信箱体  两部分。
（8）为了实现消息缓冲通信，在PCB中应增加的数据项有 消息队列中消息资源的信号量 、 对消息队列互斥操作的信号量  和  指向消息队列的指针  。
3）解答题
（1）什么是临界资源？什么是临界区？对临界资源的访问有哪些原则？
答：一次仅允许一个进程使用的共享资源被称为临界资源。
每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。
对临界资源的访问原则是：
①空闲让进，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忙则等待，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有限等待，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让权等待，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。
（2）请给出P、V操作的定义。如何用P、V操作实现进程间的互斥？
解：P原语操作的动作是：
  ①sem减1；
    ②若sem减1后仍大于或等于零，则进程继续执行；
    ③若sem减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转进程调度。
  V原语操作的动作是：
    ①sem加1；
    ②若相加结果大于零，则进程继续执行；
    ③若相加结果小于或等于零，则从该信号的等待队列中唤醒一等待进程，然后再返回原进程继续执行或转进程调度。
由于用于互斥的信号量sem与所有的并发进程有关，所以称之为公有信号量。公有信号量的值反映了公有资源的数量。只要把临界区置于P(sem)和V(sem)之间，即可实现进程间的互斥，sem的初值通常设置成1。
使用P、V操作实现进程互斥时应该注意的是：
①每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。
②P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。
③互斥信号量的初值一般为1。
（3）请用P、V操作写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的解？
解：至多只允许四个哲学家同时进餐，以保证至少有一个哲学家能够进餐，最终总会释放出他所使用过的两支筷子，从而可使更多的哲学家进餐。以下将room 作为信号量，只允许4个哲学家同时进入餐厅就餐，这样就能保证至少有一个哲学家可以就餐，而申请进入餐厅的哲学家进入room 的等待队列，根据FIFO 的原则，总会进入到餐厅就餐，因此不会出现饿死和死锁的现象。
semaphore chopstick[5]={1，1，1，1，1};
semaphore room=4;
void philosopher(int i)
{
  while(true)
  {
    think();
    wait(room); //请求进入房间进餐
    wait(chopstick[i]); //请求左手边的筷子
    wait(chopstick[(i+1)%5]); //请求右手边的筷子
    eat();
    signal(chopstick[(i+1)%5]); //释放右手边的筷子
    signal(chopstick[i]); //释放左手边的筷子
    signal(room); //退出房间释放信号量room
  }
}
（此题有多种解法。）
（4）高级进程通信方式有哪几类？各自如何实现进程间通信？
答：高级进程通信方式可以分为三大类：共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统。
在共享存储区系统中，进程通过共享内存中的存储区来实现通信。在消息传递系统中，进程间的数据交换以消息为单位，程序员直接利用系统提供的一组通信命令（原语）来实现通信。管道是用于连接读进程和写进程以实现它们之间通信的共享文件，向管道提供输入的发送进程（即写进程）以字符流形式将大量的数据送入管道，而接收管道输出的接收进程（即读进程）可以从管道中接收数据。
（5）设有6个进程P1、P2、P3、P4、P5、P6，它们有如图3.5所示的并发关系。试用P、V操作实现这些进程间的同步。 
解：semaphore a,b,c,d,e,f=0,0,0,0,0,0;
    {cobegin
      P1;P2;P3;P4;P5;P6;
    coend}
    P1()
    {  P1;
        V(a);
        V(b); }

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