操作系统概念第6章题目

第6章

6.1

代码划分

do{  flag[i]=true;  while(flag[j]){    if(turn==j){      flag[i]=false;      while(turn==j)    //ES        ;      flag[i]=true;    }  }  // CS  turn=j;  flag[i]=false;  //EXS  //RS;}while(TRUE);

1 互斥条件：

假设此时进程i在CS里面，进程j在ES里面，那么此时的flag[i]=1,因此j进程会被阻塞在while循环里面。如果进程j在CS里面，i同样也会被阻塞，从而保证了互斥条件。

2 前进条件:

当进程i执行完EXS代码时，如果此时进程j刚开始执行第一行代码，此时进程j就会跳过循环，直接进入CS里面，如果此时进程j已经进入while循环，则会跳出循环，进入CS里面。

3 有限等待：

当进程i执行完EXS代码时，如果进程j在RS里面，那么由于此时turn=j,因此进程i就会陷入内层while循环，直到进程j执行完EXS代码，对于此时进程j在ES里面的情况，第二个条件已经讨论了。因此两个进程的执行顺序会是：Pi,Pj,Pi,Pj…. 或者是Pj,Pi,Pj,Pi….

6.2

互斥条件：

只有当没有其它进程在临界区中有设置的标识变量时，当前进程才可以进入临界区里面，因此保证了互斥。

前进：

当多个进程同时在CS中设置标识变量，然后检查是否有其它进程在CS中设置标识变量。此时，所有的进程之间存在竞争。只有那些序号接近turn的进程才有机会进入临界区域内并且设置标识，随后这些进程之间存在竞争，然后重新启动进入临界区域内的进程。每次迭代时，CS中设置的标识越来越接近turn，只有进程i才能进入CS，并且在turn与i之间的进程不能进入CS。

有限等待条件：

进程i打算进入临界区域时，它的标志不再为空闲，只有序号在turn和i之间的进程才能进入临界区域。并且turn越来越接近i，最后turn与i之间的进程为空，或者turn变为i。因此进程i可以进入临界区域内。

6.4

自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，但是自旋锁一直占用CPU，他在未获得锁的情况下，一直运行－－自旋，所以占用着CPU，如果不能在很短的时 间内获得锁，这无疑会使CPU效率降低。当前处理器被占用，并且没有其它处理器闲置时，其它进程不能够得到提供打破当前进程自旋锁的条件的机会。但是在多处理器上，我们可以在其它处理器上为当前进程提供该条件。

6.7

do {     waiting[i ]=TRUE;     key=TRUE;     while(waiting[i]&&key)           key=Swap(&lock,&key);           waiting [i]= FALSE;      /*critical section */     j= (i+1)%n;     while((j != i)&&!waiting j])           j=(j+1)%n;     if(j==i)        lock=FALSE;     else        waiting[j]=FALSE;        /*remainder..section.*/}while(TRUE);

6.10

int guard= 0;semaphore value=0 ;wait(){       while (TestAndset(&guard)==1);       if (value==0){           queue.push(process);           value=0;           guard=0;       }       e1se{           value--;           guard=0;       }}signal(){        while(TestAndset(&guard)==1);        if(value==0&&!queue.empty()){           process=queue.front() ;           queue.pop( );        }        e1se           va1ue++;        guard=0;}

6.11

#include<pthread.h>#include<semaphore.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string>#include<iostream>#define n 5using namespace std;sem_t mutex,wmutex;int custem_count=0;bool barber=0;void *Barber(void *id){   sem_wait(&mutex);      custem_count++;      if(custem_count>n){         cout<<*((string *)id)<<":已经离去!!"<<endl;         custem_count--;         sem_post(&mutex);         pthread_exit(0);      }    sem_post(&mutex);    sem_wait(&wmutex);       if(!barber){         barber=1;         cout<<*((string *)id)<<":将理发师摇醒开始理发!!"<<endl;       }       else{         cout<<*((string *)id)<<":正在接受理发!!"<<endl;       }    sem_post(&wmutex);    sem_wait(&mutex);         custem_count--;        if(custem_count==0){           cout<<"--------理发师睡觉中!!!----------"<<endl;           barber=0;       }       sem_post(&mutex);}int main() {    pthread_t tid[9];    string custem[9]={"顾客1","顾客2","顾客3","顾客4",                      "顾客5","顾客6","顾客7","顾客8",                      "顾客9"};    sem_init(&mutex,0,1);    sem_init(&wmutex,0,1);        for(int x=0;x<9;x++)           pthread_create(&tid[x],NULL,Barber,&custem[x]);        for(int x=0;x<9;x++){             pthread_join(tid[x],NULL);  }}

6.13

moniter buff{      int item[max];      int num_item=0;      condition full,empty;      void produce(int v){           while (num_item==max)  full.wait() ;           item [num_item++]=v;           empty.signal();}      int consume(){           int retval;            while(num_item==0) empty.wait();            retval=items[--num_item] ;            full.signal();        return retval;}

6.23

a

可用资源的数量 available_resources与竞争条件有关。

b

 else{   available_resources-=count; //竞争条件有关   return 0; }int increase_count{  available_resources+=count; //竞争条件有关  return 0;}

c

#define MAX_RESOURCES 5int available_resources = MAX_RESOURCES；int decrease_count(int count){    if(available_resources < count)     return -1;    else{       wait(mutex);         available_resources-=count;       signal(mutex);         return 0;    }}int increase_count{     wait(mutex);     available_resources+=count;     signal(mutex);     return 0;}