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軟件設(shè)計師案例分析每日一練試題內(nèi)容（2025/1/1）

試題4
閱讀下列說明和圖，回答問題1至問題3，將解答填入答題紙的對應(yīng)欄內(nèi)。
【說明】
在并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計中，通過對信號量S的P、V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步與互斥控制。
P(S):S:=S-1，若S≥0，則執(zhí)行P操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行：若S＜0，則置該進(jìn)程為阻塞狀態(tài)，并將其插入阻塞隊(duì)列。
V(S):S:=S+1，若S＞0，則執(zhí)行V操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；若S≤0，則從阻塞隊(duì)列喚醒一個進(jìn)程，并將其插入就緒隊(duì)列，然后執(zhí)行V操作的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。


【問題1】
在某并發(fā)系統(tǒng)中，有一個發(fā)送進(jìn)程A、一個接收進(jìn)程B、一個環(huán)形緩沖區(qū)BUFFER、信號量S1和S2。發(fā)送進(jìn)程不斷地產(chǎn)生消息并寫入緩沖區(qū)BUFFER，接收進(jìn)程不斷地從緩沖區(qū)BUFFER取消息。假設(shè)發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程可以并發(fā)地執(zhí)行，那么，當(dāng)緩沖區(qū)的容量為N時，如何使用P、V操作才能保證系統(tǒng)的正常工作。發(fā)送進(jìn)程A和接收進(jìn)程B的工作流程如圖4-1所示。請在圖4-1中的空(1)～(4)處填入正確的內(nèi)容。


【問題2】
若系統(tǒng)中有多個發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程，進(jìn)程間的工作流程如圖4-2所示，其中空 (1)～(4)的內(nèi)容與圖4-1相同。發(fā)送進(jìn)程產(chǎn)生消息并順序地寫入環(huán)形緩沖區(qū)BUFFER，接收者進(jìn)程順序地從BUFFER中取消息，且每條消息只能讀取一次。為了保證進(jìn)程間的正常通信，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4-2中的空(5)和空(6)處填入正確的內(nèi)容。
②請從圖4-2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(shè)系統(tǒng)中只有進(jìn)程A和進(jìn)程B，除了互斥地使用CPU和打印機(jī)R外，進(jìn)程A和B不使用其他資源。另外，進(jìn)程B的優(yōu)先級比A高，而進(jìn)程A先于B準(zhǔn)備好。進(jìn)程A和 B的執(zhí)行情況如圖4-3所示，其中粗實(shí)線表示進(jìn)程在執(zhí)行中，細(xì)實(shí)線表示打印機(jī)R在使用中(每個進(jìn)程具有三種狀態(tài)：運(yùn)行、就緒和阻塞)。


請分別說明進(jìn)程A和B在圖4-3所示的t1、t2、t3、t4時刻所處的狀態(tài)；若是阻塞狀態(tài)，請說明阻塞原因。