（2）不一定，当系统中所有进程分别等待各自希望发生的事件时，它们都处于阻塞状态，此时系统中既没有运行进程，也没有就绪进程。这种情况出现时，如果各个进程没有相互等待关系，只要等待的事件发生了，进程就会从等待状态转化为就绪状态。但如果处于阻塞状态的进程相互等待彼此占有的资源，系统就可能发生死锁。

（3）不一定。因为高优先级的进程有可能处于等待状态，进程调度程序只能从就绪队列中挑选一个进程投入运行。被选中进程的优先级在就绪队列中是最高的，但在整个系统中它不一定是最高的，等待队列中进程的优先级有可能高于就绪队列中所有进程的优先级。

9、假如有以下程序段，回答下面问题。S1： a=3-x；S2： b=2*a；S3： c=5+a；（1）并发程序执行的Bernstein条件是什么？（2）试画图表示它们执行时的先后次序。（3）利用Bernstain条件证明，S1、S2和S3哪两个可以并发执行，哪两个不能。

（1）Bernstain提出的程序并发执行的条件如下：

R（Pi）={a1,a2,……am}表示程序Pi在执行期间所要参考的所有变量的集合，称为“读集”；W（Pi）={b1,b2,……bn}表示程序Pi在执行期间要改变的所有变量的集合，称为“写集”。两个程序P1和P2并发执行的条件是，当且仅当

R（P1）?W（P2）?R（P2）?W（P1）?W（P1）?W（P2）＝{}

（2）三个程序段对应的三个进程的先后执行次序是，S1先于S2和S3运行，如下图所示。

S2 S1 S3

（3） R（S1）＝{x}，W（S1）＝{a} R（S2）＝{a}，W（S2）＝{b}

R（S3）＝{a}，W（S3）＝{c}

所以W（S1）?R（S2）＝{a}，因此S1和S2不能并发执行。W（S1）?R（S3）={a}，因此S1和S3也不能并发执行。而

R（S2）?W（S3）?R（S3）?W（S2）?W（S2）?W（S3）＝{}，因此S2和S3可以并发执行。

3 进程同步与通信

1、以下进程之间存在相互制约关系吗？若存在，是什么制约关系？为什么？（1）几个同学去图书馆借同一本书；（2）篮球比赛中两队同学争抢篮板球；（3）果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序；（4）商品的入库和出库；（5）工人做工与农民种粮。

进程之间的相互制约分为互斥关系和同步关系。互斥关系是多个进程之间竞争临界资源，而禁止两个以上的进程同时进入临界区所发生的制约关系。同步关系是合作进程之间协调彼此的工作，而控制自己的执行速度，由此产生的相互合作、相互等待的制约关系。

（1）几个同学去图书馆借同一本书。存在互斥关系。因为一本书只能借给一个同学。

（2）篮球比赛中两队同学争抢篮板球。存在互斥关系。因为篮球只有一个，两队只能有一个队抢到篮

球。

（3）果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序。存在同步关系，因为后一道工序的开始依赖于前一道工序的完成。

（4）商品的入库和出库。存在同步关系，因为商品若没有入库就无法出库，若商品没有出库，装满了库房，也就无法再入库。

（5）工人做工与农民种粮。工人和农民之间没有相互制约关系。 2、说明P、V操作为什么要设计成原语？

用信号量S表示共享资源，其初值为1表示有一个资源。设有两个进程申请该资源，若其中一个进程先执行P操作。P操作中的减1操作由3条机器指令组成：取S送寄存器R；R-1送R；R送S。若P操作不用原语实现，在执行了前述三条指令中的2条，即还未执行R送S时（此时S的值仍为1），进程被剥夺CPU，另一个进程执行也要执行P操作，执行后S的值为0，导致信号量的值错误。正确的结果是两个进程执行完P操作后，信号量的值为-1，进程阻塞。

V操作也同样。所以要把信号量的P、V操作设计成原语，要求该操作中的所有指令要么都做，要么都不做。

3、设有一个售票大厅，可容纳200人购票。如果厅内不足200人，则允许进入，超过则在厅外等候；售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完票后就离开。试问：（1）购票者之间是同步关系还是互斥关系？（2）用P、V操作描述购票者的工作过程。

购票者之间是互斥关系。

P、V操作描述购票者的工作过程如下： semaphore empty=2000; semaphore mutex=1; void buyer() { P(empty); P(mutex); 购票; V(mutex); V(empty); }

售票大厅可容纳200人购票，说明最多允许200人共享售票大厅。引入一个信号量empty，初值为200；由于购票者必须互斥地购票，故再设置一个信号量mutex，初值为1。

4、分析生产者和消费者问题中多个P操作颠倒引起的后果。

答：如果将生产进程的两个P操作，即P（empty）和P（mutex）的位置互换，生产者和消费者问题描述如下：

semaphore mutex=1; semaphore empty=n; semaphore full=0; int i,j;

ITEM buffer[n], data_p, data_c;

void producer() /*生产者进程*/ { while(true)

{ produce an item in data_p; P（empty） P（empty）

buffer[i] = data_p;

i=(i+1)%n; V（nutex）; V（full）; }

}

void consumer() /*消费者进程*/ { while(true) { P（full） P（mutex）

data_c = buffer[j];

j=(j+1)%n; V（nutex）; V（empty）;

consume the item in data_c; }

}

按上面的描述，当生产者进程生产了n个产品而使缓冲区满时，生产者如若继续执行，可能顺利通过P（mutex）。但当执行P（empty）时，由于缓冲区已满，生产者将在信号量empty上等待。若之后消费者欲取产品，执行P（full）顺利通过，但当执行P（mutex）时，由于生产者获得了进入临界区的权力，消费者只能在mutex上等待。此时生产者在empty上等待，消费者在mutex上等待，从而导致生产者等待消费者取走产品，消费者等待生产者释放缓冲区，这种相互等待就造成系统死锁。

4 调度与死锁

1、某进程被唤醒后立即投入运行，能说明系统采用的是可剥夺调度算法吗？

不能。如果当前就绪队列为空，被样被唤醒的进程就是就绪队列中唯一的一个进程，于是调试程序自然选中它投入运行。

2、在哲学家进餐问题中，如果将先拿起左边筷子的哲学家称为左撇子，将先拿起右边筷子的哲学家称为右撇子。请说明在同时存在左、右撇子的情况下，任何的就座安排都不能产生死锁。

该题的关键是证明该情况不满足产生的四个必要条件之一。在死锁的四个必要条件中，本题对于互斥条件、请求与保持条件、不可剥夺条件肯定是成立的，因此必须证明环路条件不成立。

对于本题，如果存在环路条件必须是左、右的哲学家都拿起了左（或右）边的筷子，而等待右（或左）边的筷子，而这种情况只能出现在所有哲学家都是左（或右）撇子的情况下，但由于本题有右（或左）撇子存在，因此不可能出现循环等待链，所以不可能产生死锁。

3、系统中有5个资源被4个进程所共享，如果每个进程最多需要两个资源，试问系统是否会产生死锁？ 由于资源数大于进程数，所以系统中总会有一个进程获得的资源数大于等于2,该进程已经满足了它的最大需求，当它运行完毕后会把它占有的资源归还给系统，此时其余3个进程也能满足最大需求而顺利运行完毕。因此系统不会产生死锁。

4、计算机系统中有8台磁带机，由N个进程竞争使用，每个进程最多需要3台。问当N为多少时，系统没有死锁的危险？

当N<4时，系统没有死锁的危险。因为当N为1时，它最多需要3台磁带机，系统中共有8台，其资源数已足够1个进程使用，因此绝对不会产生死锁；当N为2时，两个进程最多需要6台磁带机，系统中共有8台，其资源数也足够两个进程使用，因此也不会产生死锁；当N为3时，无论如何分配，3个进程中必有进程得到3台磁带机，该进程已经达到它的最大需求，当它运行完毕后可释放这3台磁带机，这就保证了其他两个进程也可顺利执行完毕。因此当N<4时，系统没有死锁的危险。

当N＝4时，假设4个进程都得到两个资源，此时系统中已没有剩余资源，而4个进程都没有到达它们的最大需求，所以系统有可能产生死锁。同理，当N>4时，也有产生死锁的危险。

5、设系统中有5个进程P1、P2、P3、P4和P5，有三种类型的资源A、B和C，其中A资源的数量是17，B资源的数量是5，C资源的数量是20，T0时刻系统状态如下表。回答以下问题：（1）计算每个进程还可能需要的资源，并填入表的“仍需要资源数”栏目中。（2）T0时刻系统是否处于安全状态？为什么？（3）如果T0时刻进程P2又有新的资源请求（0,3,4），是否实施资源分配？为什么？（4）如果T0时刻进程P4又有新的资源请求（2,0,1），是否实施资源分配？为什么？（5）在第（4）题的基础上，若进程P1又有新的资源请求（0,2,0），是否实施资源分配？为什么？ 进程 P1 P2 P3 P4 P5 已分配资源数量 A 2 4 4 2 3 B 1 0 0 0 1 C 2 2 5 4 4 最大资源需求量 A 5 5 4 4 4 B 5 3 0 2 2 C 9 6 11 5 4 仍然需求资源数 A B C

（1）5个进程P1、P2、P3、P4和P5仍然需要A、B和C，三类资源数量如下表： 进程 P1 P2 P3 P4 P5 已分配资源数量 A 2 4 4 2 3 B 1 0 0 0 1 C 2 2 5 4 4 最大资源需求量 A 5 5 4 4 4 B 5 3 0 2 2 C 9 6 11 5 4 仍然需求资源数 A 3 1 0 2 1 B 4 3 0 2 1 C 7 4 6 1 0 （2）由已知条件，系统中A、B和C，三类资源的总数是（17,5,20），从表中可以计算出已分配情况是（15,2,17），剩余可用资源的数量是（2,3,3），如果先让进程P5执行，可以满足它的最大需求。当进程P5运行完毕，又可释放它占有的资源，使系统中可用资源的数量增加为（5,4,7）；此时可让P4执行，满足它的最大需求后又可释放它占有的资源，使系统中可用资源的数量增加为（7,4,11）；然后让P3执行，满足它的最大需求后又可释放它占有的资源，使系统中可用资源的数量增加为（11,4,16）；之后可让P2和P1执行。这样所有进程都可运行完毕，系统是在T0时刻存在安全序列{P5,P4,P3,P2,P1}，所以系统是安全的。

（3）如果T0时刻进程P2又有新的资源请求（0,3,4），进程P2请求资源数（C资源只剩下3个，而进程P2请求4个）大于剩余可用资源的数据（2,3,3），所以不能分配。

（4）如果T0时刻进程P4又有新的资源请求（2,0,1），按银行家算法进行检查，进程P4请求资源数（2,0,1）+已分配资源数量（2,0,4）小于进程P4的最大需求数量（4,2,5）；另外进程P4请求资源数（2,0,1）小于剩余可用资源的数量（2,3,3）；如果满足进程P4新的资源请求，进程P4新仍然需求资源数变为（0,2,0），如下表所示。 进程 已分配资源数量 A B C 最大资源需求量 A B C 仍然需求资源数 A B C