更新进程管理

Operate-System/1-process-management-ex.md

@@ -411,6 +411,27 @@ $D.$可重入的程序代码
 
 ### 信号量
 
+#### PV操作
+
+**例题** 下列关于$PV$操作的说法中，正确的是()。
+
+Ⅰ.$PV$操作是一种系统调用命令
+Ⅱ.$PV$操作是一种低级进程通信原语
+Ⅲ.$PV$操作是由一个不可被中断的过程组成
+Ⅳ.$PV$操作是由两个不可被中断的过程组成
+
+$A.$Ⅰ、Ⅲ
+
+$B.$Ⅱ、Ⅳ
+
+$C.$Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ
+
+$D.$Ⅰ、Ⅳ
+
+解：$B$。$PV$操作是一种低级的进程通信原语，不是系统调用，因此Ⅱ正确；$Р$操作和$V$操作都属于原子操作，所以$PV$操作由两个不可被中断的过程组成，因此Ⅳ正确。
+
+#### 信号量含义
+
 **例题** 设与某资源关联的信号量初值为$3$，当前值为$1$。若$M$表示该资源的可用个数，$N$表示等待该资源的进程数，则$M$，$N$分别是()。
 
 $A.0,1$
@@ -423,30 +444,6 @@ $D.2,0$
 
 解：$D$。信号量是一个特殊的整型变量，只有初始化和$PV$操作才能改变其值。通常，信号量分为互斥量和资源量，互斥量的初值一般为$1$，表示临界区只允许一个进程进入，从而实现互斥。当互斥量等于$0$时，表示临界区已有一个进程进入，临界区外尚无进程等待；当互斥量小于$0$时，表示临界区中有一个进程，互斥量的绝对值表示在临界区外等待进入的进程数。同理，资源信号量的初值可以是任意整数，表示可用的资源数，当资源量小于$0$时，表示所有资源已全部用完，而且还有进程正在等待使用该资源，等待的进程数就是资源量的绝对值。
 
-**例题** 用$PV$操作实现进程同步，信号量的初值为()。
-
-$A.-1$
-
-$B.0$
-
-$C.1$
-
-$D.$由用户确定
-
-解：$D$。与互斥信号量初值一般为$1$时不同，用$PV$操作实现进程同步，信号量的初值应根据具体情况来确定。若期望的消息尚未产生，则对应的初值应为$0$，若期望的消息已存在，则信号量的初值应设为一个非$0$的正整数。（一般看之前的同步互斥应用一般设置为$0$是因为还没有产生消息）
-
-**例题** 有三个进程共享同一程序段，而每次只允许两个进程进入该程序段，若用$PV$操作同步机制，则信号量$S$的取值范围是()。
-
-$A.2,1,0,-1$
-
-$B.3,2,1,0$
-
-$C.2,1,0,-1,-2$
-
-$D.1,0,-1,-2$
-
-解：$A$。因为每次允许两个进程进入该程序段，即资源（这里指可进入的空间）的最大容量为$2$，所以信号量最大值取$2$。至多有三个进程申请，则信号量最小为$-1$，即最多只存在一个进程在等待，所以信号量可以取$2,1,0,—1$。
-
 **例题** 一个进程因在互斥信号量`mutex`上执行`V(mutex)`操作而导致唤醒另一个进程时，执行$V$操作后`mutex`的值为()。
 
 $A.$大于$0$
@@ -459,4 +456,114 @@ $D.$小于等于$0$
 
 解：$D$。由题意可知，$V$操作导致唤醒另一个进程，所以系统原来就存在等待进入临界区的进程，`mutex`小于等于$-1$，因此在执行`V(mutex)`操作后，`mutex`的值小于等于$0$。
 
+#### 信号量初值
+
+**例题** 用$PV$操作实现进程同步，信号量的初值为()。
+
+$A.-1$
+
+$B.0$
+
+$C.1$
+
+$D.$由用户确定
+
+解：$D$。与互斥信号量初值一般为$1$时不同，用$PV$操作实现进程同步，信号量的初值应根据具体情况来确定。若期望的消息尚未产生，则对应的初值应为$0$，若期望的消息已存在，则信号量的初值应设为一个非$0$的正整数。（一般看之前的同步互斥应用一般设置为$0$是因为还没有产生消息）
+
+**例题** 在$9$个生产者、$6$个消费者共享容量为$8$的缓冲器的生产者-消费者问题中，互斥使用缓冲器的信号量初始值为()。
+
+$A.1$
+
+$B.6$
+
+$C.8$
+
+$D.9$
+
+解：$A$。所谓互斥使用某临界资源，是指在同一时间段只允许一个进程使用此资源，所以互斥信号量的初值都为$1$。
+
+#### 信号量值范围
+
+**例题** 有三个进程共享同一程序段，而每次只允许两个进程进入该程序段，若用$PV$操作同步机制，则信号量$S$的取值范围是()。
+
+$A.2,1,0,-1$
+
+$B.3,2,1,0$
+
+$C.2,1,0,-1,-2$
+
+$D.1,0,-1,-2$
+
+解：$A$。因为每次允许两个进程进入该程序段，即资源（这里指可进入的空间）的最大容量为$2$，所以信号量最大值取$2$。至多有三个进程申请，则信号量最小为$-1$，即最多只存在一个进程在等待，所以信号量可以取$2,1,0,—1$。
+
+### 进程同步与互斥应用
+
+#### 进程互斥
+
+**例题** 进程$P_1$和$P_2$均包含并发执行的线程，部分伪代码描述如下所示。
+
+```cpp
+// 进程P1
+int x=0;
+Thread1(){
+    int a;
+    a=1;
+    x+=1;
+}
+Thread2(){
+    int a;
+    a=2;
+    x+=2;
+}
+
+// 进程P2
+int x=0;
+Thread3(){
+    int a;
+    a=x;
+    x+=3;
+}
+Thread4(){
+    int b;
+    b=x;
+    x+=4;
+}
+```
+
+下列选项中，需要互斥执行的操作是()。
+
+$A.a=1$与$a=2$
+
+$B.a=x$与$b=x$
+
+$C.x+=1$与$x+=2$
+
+$D.x+=1$与$x+=3$
+
+解：$C$。只有对共享变量的赋值可能需要互斥操作。$P$中对$a$进行赋值，并不影响最终的结果，因此$a=1$与$a=2$不需要互斥执行，所以$A$不是。$a=x$与$b=x$执行先后不影响$a$与$b$的结果，无须互斥执行，$B$不是。在同一个进程中，$x+=1$与$x+=2$执行先后会影响$x$的结果，需要互斥执行，$C$需要。$P_1$中的x和$P_2$中的$x$虽然是共享变量，但是不同范围中的$x$，互不影响，不需要互斥执行，$D$不需要。所以其实$x+=3$和$x+=4$也要互斥运行。
+
 ### 管程
+
+**例题** 以下关于管程的叙述中，错误的是()。
+
+$A.$管程是进程同步工具，解决信号量机制大量同步操作分散的问题
+
+$B.$管程每次只允许一个进程进入管程
+
+$C.$管程中$signal$操作的作用和信号量机制中的$V$操作相同
+
+$D.$管程是被进程调用的，管程是语法范围，无法创建和撤销
+
+解：$C$。管程的$signal$操作与信号量机制中的$V$操作不同，信号量机制中的$V$操作一定会改变信号量的值$S=S+1$。而管程中的$signal$操作是针对某个条件变量的，若不存在因该条件而阻塞的进程，则$signal$不会产生任何影响。
+
+**例题** 若$x$是管程内的条件变量，则当进程执行`x.wait()`时所做的工作是()。
+
+$A.$实现对变量$x$的互斥访问
+
+$B.$唤醒一个在$x$上阻塞的进程
+
+$C.$根据$x$的值判断该进程是否进入阻塞态
+
+$D.$阻塞该进程，并将之插入$x$的阻塞队列中
+
+解：$D$。这是基本的概念，且由于进程已经执行`x.wait()`，证明判断条件为真应该阻塞，所以$C$不对。“条件变量”是管程内部说明和使用的一种特殊变量，其作用类似于信号量机制中的“信号量”，都用于实现进程同步。需要注意的是，在同一时刻，管程中只能有一个进程在执行。若进程$A$执行了`x.wait()`操作，则该进程会阻塞，并挂到条件变量`x`对应的阻塞队列上。这样，管程的使用权被释放，就可以有另一个进程进入管程。若进程$B$执行了`x.signal()`操作，则会唤醒`x`对应的阻塞队列的队首进程。在$Pascal$语言的管程中，规定只有一个进程要离开管程时才能调用`signal()`操作。