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软件设计师案例分析每日一练试题内容（2021/11/11）

试题4
阅读下列说明和图，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
在并发系统设计中，通过对信号量S的P、V操作实现进程的同步与互斥控制。
P(S):S:=S-1，若S≥0，则执行P操作的进程继续执行：若S＜0，则置该进程为阻塞状态，并将其插入阻塞队列。
V(S):S:=S+1，若S＞0，则执行V操作的进程继续执行；若S≤0，则从阻塞队列唤醒一个进程，并将其插入就绪队列，然后执行V操作的进程继续执行。


【问题1】
在某并发系统中，有一个发送进程A、一个接收进程B、一个环形缓冲区BUFFER、信号量S1和S2。发送进程不断地产生消息并写入缓冲区BUFFER，接收进程不断地从缓冲区BUFFER取消息。假设发送进程和接收进程可以并发地执行，那么，当缓冲区的容量为N时，如何使用P、V操作才能保证系统的正常工作。发送进程A和接收进程B的工作流程如图4-1所示。请在图4-1中的空(1)～(4)处填入正确的内容。


【问题2】
若系统中有多个发送进程和接收进程，进程间的工作流程如图4-2所示，其中空 (1)～(4)的内容与图4-1相同。发送进程产生消息并顺序地写入环形缓冲区BUFFER，接收者进程顺序地从BUFFER中取消息，且每条消息只能读取一次。为了保证进程间的正常通信，增加了信号量SA和SB。
①请说明信号量SA和SB的物理意义，并在图4-2中的空(5)和空(6)处填入正确的内容。
②请从图4-2的(a)～(1)中选择四个位置正确地插入P(SA)、V(SA)、P(SB)、V(SB)。


【问题3】
设系统中只有进程A和进程B，除了互斥地使用CPU和打印机R外，进程A和B不使用其他资源。另外，进程B的优先级比A高，而进程A先于B准备好。进程A和 B的执行情况如图4-3所示，其中粗实线表示进程在执行中，细实线表示打印机R在使用中(每个进程具有三种状态：运行、就绪和阻塞)。


请分别说明进程A和B在图4-3所示的t1、t2、t3、t4时刻所处的状态；若是阻塞状态，请说明阻塞原因。