操作系统教程第三章应用题解析：互斥信号量与并发执行

"操作系统2015 第三章应用题参考答案" 在操作系统中，互斥段的概念是为了确保多个进程在访问共享资源时不会产生数据冲突。这部分内容涉及到进程同步和互斥的问题，主要通过信号量机制来实现。信号量是一种用于控制多个进程访问临界区的同步工具。 在描述中提到的题目中，有两个场景： 1. 每次只允许一个进程进入互斥段。这种情况下，我们需要一个互斥信号量，其初值为1。当没有进程进入互斥段时，信号量为1；若有1个进程进入，则变为0；若有n-1个进程在等待，信号量将变为-(n-1)，因此其变化范围是[-n+1,1]。 2. 每次最多允许m个进程（m≤n）同时进入互斥段。这时，互斥信号量的初值应设为m，其变化范围是[-n+m, m]。当没有进程进入时，值为m；当有1个进程进入，但没有其他进程等待时，值为m-1；最多可有n-m个进程等待，所以最小值为-(n-m)。 接下来的题目涉及两个优先级相同的进程P1和P2并发执行，它们共享变量x、y、z，并使用信号量S1和S2进行同步。在这种情况下，Bernstein条件是保证并发执行正确性的关键，它确保一个进程的执行不依赖于另一个进程的未完成的写操作。根据题目描述，进程P1和P2的语句可以交错执行，但某些语句的执行顺序是固定的，如语句①、②、⑤、⑥的顺序不影响结果，因为它们是不相交的。然而，语句③和⑦的执行会影响z的值，因为它们涉及到对y的读和写。 分析并发执行的过程，初始y=1，x=1。不论进程P1和P2如何交错执行，当执行到语句⑦z=y+1时，x=10，y=4。由于语句③的执行不受语句⑦的影响，所以语句③执行后得到z的值是5（因为y此时为4，z=y+1）。继续执行，当P1和P2都完成各自的V(S1)和P(S1)操作后，语句④和⑧将依次执行，最终计算出y和z的新值。 这个问题展示了并发执行中的复杂性，以及如何通过信号量机制来管理并发进程间的同步和互斥。理解这些概念对于设计和实现多任务操作系统至关重要，特别是在处理并发性和资源分配时。