操作系统设计原理第五版：临界区与同步机制详解

《操作系统精髓与设计原理 第五版》是一本深入讲解操作系统理论和设计原则的重要教材。本书的课后答案部分提供了对关键概念的详细解析，帮助学生理解和应用所学知识。 在章节5.2中，主要讨论的是进程同步和互斥问题。题目可能涉及到临界区（Critical Section）的概念，这是确保并发进程中只有一个进程能够访问共享资源的区域。例子中，进程A和B通过一系列的加1操作（tally++）竞争一个公共资源。上界为100是因为理论上两个进程最多轮流执行100次，使得每个进程有一次机会进入临界区。下限为2，表示即使进程顺序执行，至少需要两次加1操作才能保证互斥性。这个例子展示了如何通过程序设计实现资源的互斥访问，并强调了进程调度在并发控制中的作用。 在5.3部分，讨论的是临界区管理算法，如银行家算法。a.这里提到的是一种票证系统，即临界区访问控制，每个进程获取一个编号最大的票，拥有最小编号的进程优先进入。如果多个进程票号相同，进程号较小的会优先。这种机制避免了死锁的发生，因为它确保了进程间的有序访问。 b.章节阐述了进程间的偏序关系，只要每个进程的编号保持唯一，就可以形成一个严格的优先级关系，从而避免死锁。这体现了操作系统中资源分配和进程调度策略的重要性。 c.关于证明部分，题目的目的是展示"mutual exclusion"（互斥）的实现，即在Pi已经进入临界区且Pk希望进入时，证明(number[i],i)小于(number[k],k)，通常通过构造严格的数学论证来确保每个时刻只有一个进程能访问临界区。 这些课后答案着重于操作系统中核心概念的实践应用，包括进程间通信、同步机制、资源管理和死锁避免策略等，对于理解操作系统的设计思想和技术细节非常有帮助。学习者可以通过解答这些问题来深化对操作系统原理的理解，并提升解决实际问题的能力。