CH3讲义

本章知识点：

进程的顺序性和并发性

分析与时间有关的错误。(★)

进程同步与互斥的概念。

临界区及其调度。(★)

记录型信号量与PV操作。(★★★)

条件变量和管程。(★★)

进程通信种类

消息传递的两种方式及其原语。(★)

本章思考题：

叙述顺序程序设计的特点以及采用顺序程序设计的优缺点。

程序并发执行为什么会失去封闭性和结果可再现性?

叙述并发程序设计的特点以及采用并发程序设计的优缺点。

解释并发进程的无关性和交往性。

并发进程的执行可能产生与时间有关的错误，试各举一例来说明与时间有关错误的两种表现形式。

解释进程的竞争关系和协作关系。

试说明进程的互斥和同步两个概念之间的区别。

什么是临界区和临界资源？对临界区管理的基本原则是什么？

哪些硬件设施可以实现临界区管理？

什么是信号量？如何对它进行分类。

为什么PV操作均为不可分割的原语操作？

从信号量和PV操作的定义，可以获得哪些推论？

叙述AND型信号量机制的特点

叙述一般信量机制的特点

有三个并发进程：R负责从输入设备读入信息，M负责对信号加工处理；P负责打印输出。今提供；

一个缓冲区，可放置K个信息；

二个缓冲区，每个可放置K个信息；

试用PV操作写出三个进程正确工作的流程

没有n个进程共享一个互斥段，如果：

每次只允许一个进程进入互斥段；

每次最多允许m个进程(m≤n)同时进入互斥段。

试问：所采用的互斥信号量初值是否相同？信号量值的变化范围如何？

三个进程并发活动，其算法描述如下，试分析是否有错，如有则指出原因并改正。

Begin

S：＝－1；

Cobegin

P1：Begin

……

V(S)；

End

P2：Begin

……

V(S)

End；

P3：Begin

P(S)

……

End

Cobegin

End

何谓管程？它有哪些属性？管程中的过程在执行中能被中断吗？为什么？

试比较Hanson和Hoare两种管程实现方法。

已经有PV操作可用作同步工具，为什么还要有消息传递机制。

叙述信件，信箱和间接通信原语。

简述消息缓冲通信机制的实现思想。

什么是管道(pipeline)？如何通过管道机制实现进程间通信？

有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列出一个表目，包括座号、姓名读者离开时要批销登记信息；假如阅览室共有100个座位。试用：1)信号量和P．V标作；2)管程；来实现用户进程的同步算法

在一个盒子里，混装了数量相等的黑白围棋子。现在用自动分拣系统把黑子、白子分开，设分拣系统有二个进程P1和P2，其中P1拣白子；P2拣黑子。规定每个进程每次拣一子；当一个进程在拣时，不允许另一个进程去拣；当一个进程拣了一子时，必须让另一个进程去拣。试写出两进程P1和P2能并发正确执行的程序。

管程的同步机制使用条件变量和Wait及Signal，尝试为管程设计一种仅仅使用一个操作的同步机制。

一个快餐厅有4种职员：(1)领班：接受顾客点菜；(2)厨师：准备顾客的饭菜；(3)打包工：将做好的饭菜打包；(4)出纳员－收款并提交食品。每个职员可被看作一个进程，试写出能让四类职员正确并发运行的程序。

在信号量S上作P．V操作时，S的值发生变化，当S＞0、S=0、S〈 0时，它们的物理意义是什么？

二个并发进程并发执行，其中，A、B、C、D、E是原语，试给出可能的并发执行路径。

Process P Process Q

begin begin

A； C；

B； D；

C； end；

end；

是否在任何情况下，‘忙式等待’都比‘阻塞等待’方法的效率低？试解释之。

证明信号量与管程的功能是等价的：

(1)用信号量实现管程；

(2)用管程实现信号量。

面包房(Bakery Algorithm)算法，解决互斥问题的另一个算法：

Var choosing：array [0…n－1] of boolean；

number：array [0…n－1] of integer；

Repeat

Choosing [i]：=True；

Number[i]：＝1＋max ( number [0]，…nuber [n－1] )；

Choosing[i]：=false；

for j：＝0 to n－1 do

begin

while choosing [j] do {nothing}；

while number[j]≠0 ∧(number [j], j)＜(number[i]，i)