●試題2

　　閱讀下列說明和圖，回答問題1至問題3，將解答填人答題紙的對應欄內。

　　【說明】

　　實現進程的同步與互斥控制的常見方法是信號量，信號量S的P、V操作如下：

　　P(S)：S：=S—l，若s≥0，則執行P操作的進程繼續執行;若S<0，則置該進程為阻塞狀態，并將其插入阻塞隊列。

　　v(s)：s：=S+1，若S>0，則執行V操作的進程繼續執行;若S≤0，則從阻塞隊列喚醒一個進程，并將其插入就緒隊列，然后執行V操作的進程繼續執行。

　　【問題1】

　　在某并發系統中，有一個發送進程A、一個接收進程B、一個環形緩沖區BUFF、信號量Sl和 S2。發送進程不斷地產生消息并寫入緩沖區BUFF，接收進程不斷地從緩沖區BUFF取消息。假設發送進程和接收進程可以并發地執行，那么，當緩沖區的容量為N時，如何使用P、V操作才能保證系統的正常工作。發送進程A和接收進程B的工作流程如圖5.5所示。請在圖5.5中的空(1)一(4)處填入正確的內容。

　　　　【問題2】

　　若系統中有多個發送進程和接收進程，進程間的工作流程如圖5.6所示，其中空(1)～(4)的 內容與圖5.5相同。發送進程產生消息并順序地寫入環形緩沖區BUFF，接收者進程順序地從 BUFF中取消息，且每條消息只能讀取一次。為了保證進程間的正常通訊，增加了信號量Sa和sb。 ①請說明信號量sa和sb的物理意義，并在圖5.6中的空(5)和空(6)處填人正確的內容。 ②請從圖5.6的(a)～(1)中選擇四個位置正確地插入P(Sa)、V(Sa)、P(Sb)、V(Sb)。
　　 

　　【問題3】

　　設系統中只有進程A和進程B，除了互斥地使用CPU和打印機R外，進程A和B不使用其他 資源。另外，進程8的優先級比A高，而進程A先于8準備好。進程A和B的執行情況如圖5.7 所示，其中粗實線表示進程在執行中，細實線表示打印機R在使用中(每個進程具有三種狀態：運 行、就緒和阻塞)。

　　清分別說明進程A和B在圖5.7所示的t1、t2、t3、t4時刻所處的狀態;若是阻塞狀態，請說明 阻塞原因。

　　【問題1】解答：

　　A進程在進行P操作之前肯定已經產生一條消息，即(1)處。在向緩沖區中寫完數據時，需要 修改緩沖區的當前指針。所以(1)產生一條消息(2)i+←(i+1)mod N。

　　進程B在讀取消息之前需要進行P(s2)操作，在讀取消息完后，需要今行V(S2)操作，因此 (3)P(S2)(4)V(S2)。

　　【問題2】解答：

　　(5)、(6)均填1，Sa和sb分別表示允許同時對緩沖區進行寫操作和讀操作的進程數量，此時P

　　(Sa)、V(Sa)、P(Sb)、V(Sb)應分別插入位置(b)、(f)、(h)、(k)。

　　Sa和Sb也可以分別表示允許同時對緩沖區進行讀操作和寫操作的進程數量，此時 P(Sa)、V(Sa)、P(Sb)、V(Sb)應分別插入位置(h)、(k)、(b)、(f)。

　　【問題3】解答：

　　對于進程A，在t1并口t2時刻等待R工作結束，處于阻塞狀態，原因是等待I/0結束，在t3時刻運行，在t4時刻由于不如B的優先級高，因而進入就緒狀態。

　　對于進程8，在t1時刻處于運行狀態，在t2時刻由于要使用臨界資源R而進入阻塞狀態，原因即是等待R資源，在t3時刻，進程8由于等待R工作結束而進入阻塞狀態，原因即是等待I/O結束。在t4時刻，CPU被分配給進程8，所以它處于運行狀態。