进程同步与通信作业习题与答案.pdf

进程同步与通信是操作系统中关键的概念，涉及到多个进程在共享资源时如何协调执行的问题。这里主要探讨以下几个知识点： 1. **进程同步**：进程同步是为了确保多个进程在访问共享资源时能够有序进行，避免出现数据不一致或死锁的情况。在操作系统中，常见的同步机制包括信号量（Semaphore）、管程、互斥量等。例如，信号量S的值表示资源的可用数量，P操作（wait）用于申请资源，V操作（signal）用于释放资源。 2. **信号量**：信号量是一个整型变量，可以是整型信号量或记录型信号量。这里的题目提到了P、V操作，它们是原语操作，不可被中断。P操作会减小信号量的值，当值小于0时，进程会被阻塞并放入等待队列；V操作则会增加信号量的值，当值从0变为正数时，会唤醒一个等待的进程。 3. **进程通信**：进程通信是进程间传递信息的方式，包括直接通信和间接通信。题目中提到了管道、套接字、文件映射、信箱通信等通信手段。其中，信箱通信是一种间接通信方式，通过发送信件（消息）到特定的信箱，接收方可以从信箱中读取消息。 4. **临界区**：临界区是进程中访问共享资源的代码段。为了保证数据的一致性，一次只有一个进程能执行临界区内的代码。题目中提到，当S=0时，表示没有进程进入临界区；S<0表示有进程在等待进入临界区；S>0表示有空闲的资源可供使用。 5. **P、V操作的规则**：P操作（wait）会尝试进入临界区，如果资源可用（信号量S大于0），则进入并减少S；如果资源不足，进程被阻塞。V操作（signal）用于离开临界区并释放资源，增加S，若S小于0，意味着有进程在等待，这时会唤醒一个等待的进程。 6. **进程执行与调度**：并发执行的进程执行顺序不由进程自身决定，而是由操作系统调度。进程间可以通过信号量的P、V操作交换少量信息，但不能大量交换，因为这些操作是原子性的，不适合大量数据传输。 7. **资源分配**：在多进程环境中，进程间的资源分配和访问需要通过同步机制来协调，如信号量的初值设定，以保证正确访问。例如，如果有3个进程共享同一资源，且最多允许2个进程同时访问，则信号量初值应为2。 8. **进程状态转换**：进程在进入和退出临界区时，可能会经历就绪、运行、阻塞等状态的转换。例如，当一个进程在信号量S上执行P操作导致S<0时，进程会被阻塞。 进程同步与通信是操作系统中核心的组成部分，它涉及到进程如何安全、有效地共享资源和交换信息，确保系统稳定运行。理解并掌握这些概念对于理解和设计并发系统至关重要。