操作系統習題3—進程的互斥與同步

1.例舉兩個現實生活中需要同步與互斥的例子。

我們去吃自助餐時，店里的廚師會在后臺廚房制作食物，然后將食物運送到公共飲食區域，讓顧客自行挑選。如果公共飲食區域的食物都被顧客吃光了，那么顧客只有先進行等待，等廚師做出更多食物再送到公共飲食區；如果公共飲食區域食物數量多到一定程度，廚師會暫停制作食物。

駕駛員開車行駛到一個十字路口時，如果本路口的綠燈亮起，駕駛員可以順利通過；如果本路口的紅燈亮起，駕駛員必須停車進行等待，讓其他路口的車輛通過。

2.何謂原語？它與系統調用有何區別？如何實現原語執行的不可分割性？

原語是由若干條機器指令構成的可完成特定功能的程序段。具有以下三個特點：

• 處于操作系統最底層，是最接近硬件的部分
• 程序的運行具有原子性，作為一個整體而不可分割，即要么全都完成，要么全都不做
• 程序的運行時間都較短，而且調用頻繁

原語與系統調用的區別：原語只要強調操作的不可分割性，可以認為是一個不可中斷的子程序調用；系統調用是由用戶態進入核心態，一般也不會被中斷，但如果有更緊迫的系統調用的話，原來的系統調用還是會被打斷。

原語可通過硬件實現不可中斷性，或通過實現臨界段的元方法（屏蔽中斷、加硬鎖）達到不被邏輯上中斷。

3.如果 P、V 操作不作為原語，即可分割執行，那么是否還可以用于
解決互斥問題？若不能，舉例說明。

如果 P、V 操作不作為原語，就不能用于解決互斥問題。

舉例：在生產者-消費者問題中，由于 P、V 操作可以分割執行，很大可能會出現當前緩沖池中滿緩沖區個數僅為 1，而多個消費者同時成功使用到這個緩沖區的情況，造成不可避免的系統錯誤。

4.請用并行語句和 P、V 操作描述圖 1 所示的任務執行過程

int synch=0; //兩進程 P1、P2 共享信號量ParbeginP1():{S1;V(synch);S2;S4;V(synch);S5;V(synch);}P2():{P(synch);S3;P(synch);S6;P(synch);S7;} Parend;

5.“理發師睡覺”問題：假設理發店由等待間（n 個座位）和理發間（只有一個座位）構成。無顧客時，理發師睡覺。顧客先進等待間再進理發間，當顧客進入理發間發現理發師在睡覺時，則喚醒理發師，請求理發；如果理發師正在理發，又有顧客到來時，只要有空椅子，他就坐下來等待，如果沒有空椅子，他就離開。請為理發師和顧客各編寫一段程序來描述他們的同步問題。

int customer=0,barber=0; //顧客和理發師的信號量 int customerNumber=0,mutex=1; //當前顧客數目和互斥控制量//理發師 Barber(){while(1){P(customer); //喚醒等待的一位顧客P(mutex); //顧客被喚醒，準備理發。沒有顧客就睡覺customerNumber--; //店里顧客數減一V(barber); //有顧客來了，醒來理發V(mutex); //釋放信號量} }//顧客 Customer(){while(1){P(mutex); //顧客想要理發if(customerNumber<N){ //理發店人數未滿，進店customerNumber++; //店里顧客數加一V(customer); //喚醒理發師理發V(mutex); //釋放信號量P(barber); //理發師進行理發}else //理發店人數已滿，離店V(mutex);} } 《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统习题3—进程的互斥与同步的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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