Sistemi operativi - Esercizi ed Esercitazione

Esercizi/Domande d'esame di sistemi operativi

Esercizio 1

Si consideri il seguente problema di sincronizzazione tra processi formato da un processo produttore P e da due processi consumatore C₁ e C₂, che condividono un’area di memoria (buffer) con 10 locazioni.

Il processo produttore P genera ciclicamente un numero intero arbitrario e lo aggiunge al buffer di memoria condivisa. Il processo P si pone in attesa quando tenta di accedere al buffer pieno.

Il processo C₁ (C₂) consuma ciclicamente un elemento del buffer. Il processo C₁ (C₂) può accedere al buffer solo se il buffer stesso non è vuoto, e può consumare un elemento del buffer solo se il numero attuale di elementi nel buffer stesso è dispari (pari).

Si proponga una soluzione con semafori al problema di sincronizzazione proposto. Si richiede la descrizione dei dati condivisi, lo pseudocodice delle procedure Produttore() e Consumatore1() e una discussione sulle eventuali differenze tra Consumatore2() e Consumatore1(). Si assuma l’esistenza delle procedure Genera(), Aggiungi_Al_Buffer(int x), Estrai_Dal_Buffer(), Consuma(int x), e Consuma_Buffer() con gli ovvi significati.

Commentare la soluzione proposta e analizzare il suo comportamento rispetto ai problemi di deadlock e starvation.

Esercizio 2

Si consideri il seguente problema di sincronizzazione tra processi denominato problema multi-produttore/consumatore con memoria condivisa a buffer limitato:

Sia dato un sistema di processi concorrenti composto da n>10 processi produttori P₁, P₂, …, P_n, e da un processo consumatore C, che condividono un’area di memoria con 10 locazioni.

Il generico processo produttore P_i genera un numero intero arbitrario e lo deposita nel buffer di memoria condivisa. Se P_i tenta di accedere al buffer quando quest’ultimo è pieno, allora P_i stampa tutto il contenuto del buffer e si pone in attesa.

Il processo C consuma ciclicamente un elemento del buffer al quale può accedere solo quando il buffer stesso non è vuoto.

Si proponga una soluzione con semafori al problema del multi-produttore/consumatore. Si richiede una descrizione accurata dei dati e lo pseudocodice delle procedure Produci(), usata dal generico produttore per generare e depositare un numero nel buffer (non si fanno ipotesi sulla frequenza di chiamata di Produci da parte di un produttore) e Consumatore(). Si assuma l’esistenza delle procedure Genera(), Consuma(int x), Aggiungi_Al_Buffer(int x), Estrai_Dal_Buffer() e Stampa_Buffer() con gli ovvi significati. Commentare adeguatamente la soluzione proposta.

Esercizio 3

Si consideri il seguente problema di sincronizzazione tra processi con memoria condivisa a buffer limitato:

Sia dato un sistema di processi concorrenti composto da 2 processi produttori P₁ e P₂, e da un processo consumatore C, che condividono un’area di memoria con 10 locazioni.

Il processo P₁ (P₂) genera un numero intero arbitrario e lo deposita nel buffer di memoria condivisa. Il processo P₁ (P₂) può accedere al buffer solo quando quest’ultimo non è pieno.

Il processo C consuma ciclicamente una coppia di elementi del buffer al quale può accedere solo quando il buffer stesso contiene almeno 2 elementi.

Si proponga una soluzione con semafori al problema descritto. Si richiede una descrizione accurata dei dati e lo pseudocodice delle funzioni Produci(), usata dal generico produttore per generare e depositare un numero nel buffer (non si fanno ipotesi sulla frequenza di chiamata di Produci() da parte di un produttore).