计算机操作系统第四版课后习题答案

parbegin

begin S1; signal(a); signal(b); end;

begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(e); end; begin wait(c); S4; signal(f); end; begin wait(d); S5; signal(g); end; begin wait(e); S6; signal(h); end; begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end; parend end

（b）Var a, b, c, d, e, f, g, h,i,j; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0; begin parbegin

begin S1; signal(a); signal(b); end;

begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(e); signal(f); end; begin wait(c); S4; signal(g); end; begin wait(d); S5; signal(h); end; begin wait(e); S6; signal(i); end; begin wait(f); S7; signal(j); end;

begin wait(g);wait(h); wait(i); wait(j); S8; end; parend end

23．在生产者消费者问题中，如果缺少了signal(full)或signal(empty),对执行结果有何影响？ 答：

如果缺少signal(full)，那么表明从第一个生产者进程开始就没有改变信号量full 值， 即使缓冲池产品已满，但full 值还是0，这样消费者进程执行wait(full)时认为缓冲池是空

而取不到产品，消费者进程一直处于等待状态。

如果缺少signal(empty)，在生产者进程向n个缓冲区投满产品后消费者进程才开始从 中取产品，这时empty=0，full=n，那么每当消费者进程取走一个产品empty 值并不改变， 直到缓冲池取空了，empty 值也是0，即使目前缓冲池有n 个空缓冲区，生产者进程要想

再往缓冲池中投放产品也会因为申请不到空缓冲区被阻塞。

24．在生产消费者问题中，如果将两个wait 操作即wait(full)和wait(mutex)互换位置， 或者将signal(mutex)与signal（full）互换位置，结果如何？

答：将wait(full)和wait(mutex)互换位置后，可能引起死锁。考虑系统中缓冲区全满时， 若一生产者进程先执行了wait(mutex)操作并获得成功，则当再执行wait(empty)操作时， 它将因失败而进入阻塞状态，它期待消费者进程执行signal(empty)来唤醒自己，在此之前， 它不可能执行signal(mutex)操作，从而使试图通过执行wait(mutex)操作而进入自己的临 界区的其他生产者和所有消费者进程全部进入阻塞状态，这样容易引起系统死锁。 若signal(mutex)和signal(full)互换位置后只是影响进程对临界资源的释放次序，而 不会引起系统死锁，因此可以互换位置。

25．我们在为某一临界资源设置一把锁W，当W=1时表示关锁，当W=0时表示锁已打开。 试写出开锁和关锁的原语，并利用他们实现互斥。 答：整型信号量：lock(W): while W=1 do no-op W:=1;

unlock(W): W:=0;

记录型信号量：lock(W): W:=W+1; if(W>1) then block(W, L) unlock(W): W:=W-1; if(W>0) then wakeup(W, L) 例子：

Var W:semaphore:=0； begin repeat lock(W); critical section unlock(W); remainder section until false; end

26．试修改下面生产者－消费者问题解法中的错误:

答： producer: begin repeat …

producer an item in nextp; wait(mutex);

wait(full); /* 应为wait(empty),而且还应该在wait(mutex)的前面 */ buffer(in):=nextp;

/* 缓冲池数组游标应前移: in:=(in+1) mod n; */ signal(mutex); /* signal(full); */ until false; end consumer: begin repeat wait(mutex);

wait(empty); /* 应为wait(full),而且还应该在wait(mutex)的前面 */ nextc:=buffer(out);

out:=out+1; /* 考虑循环，应改为: out:=(out+1) mod n; */ signal(mutex);/* signal(empty); */ consumer item in nextc; until false; end

27．试利用记录型信号量写出一个不会出现死锁的哲学家进餐问题的算法. 答：Var chopstick:array[0,…,4] of semaphore;

所有信号量均被初始化为1，第i 位哲学家的活动可描述为： Repeat

Wait(chopstick[i]);

Wait(. chopstick[(i+1) mod 5]); … Ea.t ; …

Signal(chopstick[i]);

Signal(chopstick[(i+1) mod 5]) Ea.t ; … Think; Until false;

28．在测量控制系统中的数据采集任务，把所采集的数据送一单缓冲区；计算任务从该单 缓冲中取出数据进行计算.试写出利用信号量机制实现两者共享单缓冲的同步算法。 答：

a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1, 0; gather: begin repeat ……

gather data in nextp; wait(empty); wait(mutex); buffer:=nextp; signal(mutex); signal(full); until false; end compute: begin repeat …… wait(full); wait(mutex); nextc:=buffer; signal(mutex); signal(empty);