UGC NET CS 2014 年 12 月 – III |问题 75

这是一道计算机科学领域的问题，要求参加 UGC NET CS 2014 年 12 月的考试的人回答。该问题涉及到操作系统中的进程同步和互斥，是计算机科学中非常重要的一个概念。下面将对该问题进行介绍。

问题描述

假设有四个进程 P1、P2、P3 和 P4，同时想要使用一个共享的资源。每个进程包含以下代码。

while (true) {
    // 进入区域 A
    // 访问共享资源
    // 离开区域 A

    // 执行非关键部分的代码
}

为了避免竞争条件，即每个进程都试图同时访问共享资源的情况，我们需要对上述代码进行适当的修改。因此，下面的问题应该回答。

问题： 如果让进程按照以下顺序运行：P1、P2、P3、P4，将不会发生死锁，那么在进入区域 A 的行之前以及离开区域 A 的行之后，应该插入哪些指令才能确保在共享资源被进程 P1 访问期间，其他进程不会访问共享资源？

解决方案

为了避免进程之间的竞争条件，当一个进程正在访问共享资源时，其他进程应该等待。因此，可以在进程之间添加互斥量。互斥量是一种数据结构，用于同步对共享资源的访问。

对于该问题，可以使用管程或者信号量来实现互斥量。我们可以为共享资源创建一个互斥量，并在进入区域 A 的行之前，调用互斥量的 lock 函数。这将确保在进程 P1 访问共享资源期间，其他进程无法访问共享资源。在进程 P1 离开区域 A 的行之后，应该调用互斥量的 unlock 函数，以便其他进程可以访问共享资源。

另外，为了保证进程不会发生死锁，我们需要按照正确的顺序访问所有进程。因此，根据题目的要求，进程应该按照以下顺序执行：P1、P2、P3、P4。

综上所述，以下是增加锁和解锁函数的修改后的代码。

while (true) {
    // 进入区域 A
    lock(mutex);
    // 访问共享资源
    // 离开区域 A
    unlock(mutex);

    // 执行非关键部分的代码
}

其中，mutex 是互斥量。

结论

通过给代码增加互斥量，可以避免竞争条件，并确保进程访问共享资源的顺序正确。在本问题中，我们需要安排进程按照 P1、P2、P3、P4 的顺序执行，并使用互斥量进行同步。