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Producer: begin

      Repeat

       (A);

       (B);

       Buffer(in):=m;

       In:=(in+1)mod n;

      (C);

      (D);

      Until false

   End

Consumer: begin

           Repeat

           (E);

           (B);

          M:=buffer(out);

          Out:=(out+1)mod n;

         (C);

         (F);

       Until false

    end

A: (1)wait(mutex); (2)signal(mutex); (3)wait(empty); (4)signal(full); (5)wait(full); (6)signal(empty)。

B: (1)wait(mutex); (2)signal(mutex); (3)wait(empty); (4)signal(full); (5)wait(full); (6)signal(empty)。

C: (1)wait(mutex); (2)signal(mutex); (3)wait(empty); (4)signal(full); (5)wait(full); (6)signal(empty)。

D: (1)wait(mutex); (2)signal(mutex); (3)wait(empty); (4)signal(full); (5)wait(full); (6)signal(empty)。

E: (1)wait(mutex); (2)signal(mutex); (3)wait(empty); (4)signal(full); (5)wait(full); (6)signal(empty)。

F: (1)wait(mutex); (2)signal(mutex); (3)wait(empty); (4)signal(full); (5)wait(full); (6)signal(empty)。

31. 試選擇（A）~（D），以便能正確地描述圖2.12所示的前趨關(guān)系。

Begin

   Parbegin

      Begin S1; (A); end;

      Begin S2; (B); end;

      Begin

          Wait(a); wait(b); S3; (C);

      End

      Begin (D); S4 end

Parend

End

A: (1)signal(a); (2)signal(b); (3)wait(c); (4)signal(c)。

B: (1)signal(a); (2)signal(b); (3)wait(c); (4)signal(c)。

C: (1)signal(a); (2)signal(b); (3)wait(c); (4)signal(c)。

D: (1)signal(a); (2)signal(b); (3)wait(c); (4)signal(c)。

32． 有兩個(gè)程序：A程序按順序使用CPU10秒、設(shè)備甲5秒、CPU5秒、設(shè)備乙10秒、CPU10秒；B程序按順序使用設(shè)備甲10秒、CPU10秒、設(shè)備乙5秒、CPU5秒、設(shè)備乙10秒。在順序環(huán)境下，執(zhí)行上述程序，CPU的利用率約為（A）。若允許它們采用非搶占方式并發(fā)執(zhí)行，并且不考慮切換等開銷，則CPU的利用率約為（B）。

A（1）30%；（2）40%；（3）50%；（4）60%；（5）70%；（6）80%；（7）90%。

B（1）30%；（2）40%；（3）50%；（4）60%；（5）70%；（6）80%；（7）90%。

33. 從下面的敘述中選出一條正確的敘述：

（1）操作系統(tǒng)的一個(gè)重要概念是進(jìn)程，不同的進(jìn)程所執(zhí)行的代碼也不同。

（2）操作系統(tǒng)通過PCB來控制和管理進(jìn)程，用戶進(jìn)程可從PCB中讀出與本身運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的信息。

（3）當(dāng)進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)時(shí)，CPU現(xiàn)場(chǎng)信息必須被保存在PCB中。

（4）當(dāng)進(jìn)程申請(qǐng)CPU得不到滿足時(shí)，它將處于阻塞狀態(tài)。

（5）進(jìn)程是可與其他程序并發(fā)執(zhí)行的程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的運(yùn)行過程，所以程序段是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。

34. 從下面的敘述中選出4條正確的敘述：

（1）一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)發(fā)生變化總會(huì)引起其它一些進(jìn)程的狀態(tài)發(fā)生變化。

（2）進(jìn)程被掛起（suspend）后，狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。

（3）信號(hào)量的初值不能為負(fù)數(shù)。

（4）線程是CPU調(diào)度的基本單位，但不是資源分配的基本單位。

（5）在進(jìn)程對(duì)應(yīng)的代碼中使用wait、signal操作后，可以防止系統(tǒng)發(fā)生死鎖。

（6）管程每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入。

（7）wait、signal操作可以解決一切互斥問題。

（8）程序的順序執(zhí)行具有不可再現(xiàn)性。

35. 在引入線程的操作系統(tǒng)中，資源分配和調(diào)度的基本單位是（A），CPU調(diào)度和分配的基本單位是（B）。

A：（1）程序；（2）進(jìn)程；（3）線程；（4）作業(yè)。

B：（1）程序；（2）進(jìn)程；（3）線程；（4）作業(yè)。

36. 在三種基本類型的操作系統(tǒng)中，都設(shè)置了（A），在批處理系統(tǒng)中還應(yīng)設(shè)置（B）；在分時(shí)系統(tǒng)中除了（A）以外，通常還設(shè)置了（C），在多處理機(jī)系統(tǒng)中則還需設(shè)置（D）。

A：（1）剝奪調(diào)度；（2）作業(yè)調(diào)度；（3）進(jìn)程調(diào)度；（4）中級(jí)調(diào)度；（5）多處理機(jī)調(diào)度。

B：（1）剝奪調(diào)度；（2）作業(yè)調(diào)度；（3）進(jìn)程調(diào)度；（4）中級(jí)調(diào)度；（5）多處理機(jī)調(diào)度。

C：（1）剝奪調(diào)度；（2）作業(yè)調(diào)度；（3）進(jìn)程調(diào)度；（4）中級(jí)調(diào)度；（5）多處理機(jī)調(diào)度。

D：（1）剝奪調(diào)度；（2）作業(yè)調(diào)度；（3）進(jìn)程調(diào)度；（4）中級(jí)調(diào)度；（5）多處理機(jī)調(diào)度。

37. 在面向用戶的調(diào)度準(zhǔn)則中，（A）是選擇實(shí)時(shí)調(diào)度算法的重要準(zhǔn)則，（B）是選擇分時(shí)系統(tǒng)中進(jìn)程調(diào)度算法的重要準(zhǔn)則，（C）是批處理系統(tǒng)中選擇作業(yè)調(diào)度算法的重要準(zhǔn)則，而（D）準(zhǔn)則則是為了照顧緊急作業(yè)用戶的要求而設(shè)置的。

A：（1）響應(yīng)時(shí)間快；（2）平均周轉(zhuǎn)時(shí)間短；（3）截止時(shí)間的保證；（4）優(yōu)先權(quán)高的作業(yè)能獲得優(yōu)先服務(wù)；（5）服務(wù)費(fèi)低。

B：（1）響應(yīng)時(shí)間快；（2）平均周轉(zhuǎn)時(shí)間短；（3）截止時(shí)間的保證；（4）優(yōu)先權(quán)高的作業(yè)能獲得優(yōu)先服務(wù)；（5）服務(wù)費(fèi)低。

C：（1）響應(yīng)時(shí)間快；（2）平均周轉(zhuǎn)時(shí)間短；（3）截止時(shí)間的保證；（4）優(yōu)先權(quán)高的作業(yè)能獲得優(yōu)先服務(wù)；（5）服務(wù)費(fèi)低。

D：（1）響應(yīng)時(shí)間快；（2）平均周轉(zhuǎn)時(shí)間短；（3）截止時(shí)間的保證；（4）優(yōu)先權(quán)高的作業(yè)能獲得優(yōu)先服務(wù)；（5）服務(wù)費(fèi)低。

38. 支持多道程序設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中不斷地選擇新進(jìn)程運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)CPU的共享，但其中（A）不是引起操作系統(tǒng)選擇新進(jìn)程的直接原因。

A：（1）執(zhí)行進(jìn)程的時(shí)間片用完；（2）執(zhí)行進(jìn)程出錯(cuò)；（3）執(zhí)行進(jìn)程要等待某一事件發(fā)生；（4）有新進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列。

39、一般情況下，互斥信號(hào)量的初值為   B        。

A. 0              B.1              C. 2              D. 4

第三部分 是非題

1．進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的概念          （對(duì)）

2．進(jìn)程執(zhí)行需要處理機(jī)        （對(duì)）

3．進(jìn)程是有生命期的          （對(duì)）

4．進(jìn)程是指令的集合          （錯(cuò)）

5．操作系統(tǒng)的一重要概念是進(jìn)程，因此不同進(jìn)程所執(zhí)行的代碼也一定不同（錯(cuò)）

7．操作系統(tǒng)用PCB管理進(jìn)程，用戶進(jìn)程可以從PCB中讀出與本身運(yùn)行狀況有關(guān)的信息                                                         （錯(cuò)）

8．進(jìn)程同步是指某些進(jìn)程之間在邏輯上的相互制約關(guān)系                 （對(duì)）

9.在一個(gè)只有單個(gè)CPU的計(jì)算機(jī)中，進(jìn)程不能并行操作。

錯(cuò)。一個(gè)進(jìn)程在利用CPU運(yùn)行，另一個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)進(jìn)行I/O操作，它們是并行的。

10.線程可以分為內(nèi)核級(jí)（Kernel Thread）和用戶級(jí)（User Thread）兩種，操作系統(tǒng)不可以直接調(diào)度用戶級(jí)的線程。對(duì)。

第四部分 填空題

1．信號(hào)量的物理意義是當(dāng)信號(hào)量值大于零時(shí)表示 可用資源的數(shù)目 ；當(dāng)信號(hào)量值小于零時(shí)，其絕對(duì)值為 因請(qǐng)求該資源而被阻塞的進(jìn)程數(shù)目  。

2．臨界資源的概念是 一次僅允許一個(gè)進(jìn)程訪問的資源 ，而臨界區(qū)是指  進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序代碼 。

3．進(jìn)程在運(yùn)行過程中有三種基本狀態(tài)，它們是 運(yùn)行、就緒、等待。

4．進(jìn)程主要由 程序段、數(shù)據(jù)段、PCB  三部分內(nèi)容組成，其中 PCB 是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。而 程序段 部分也可以為其他進(jìn)程共享。

5．系統(tǒng)中各進(jìn)程之間邏輯上的相互制約關(guān)系稱為 進(jìn)程同步  。

6．若一個(gè)進(jìn)程已進(jìn)入臨界區(qū)，其他欲進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須 等待。

7．將進(jìn)程的 PCB 鏈接在一起就形成了進(jìn)程隊(duì)列。

8．用P、V操作管理臨界區(qū)時(shí)，任何一個(gè)進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)調(diào)用 P 操作，退出臨界區(qū)時(shí)應(yīng)調(diào)用  V 操作。

9．在多道程序系統(tǒng)中，進(jìn)程之間存在著的不同制約關(guān)系可以劃分為兩類：同步  與 互斥 。   同步 指進(jìn)程間具有的一定邏輯關(guān)系； 互斥  是指進(jìn)程間在使用共享資源方面的約束關(guān)系。

10．程序順序執(zhí)行時(shí)有順序性、封閉性 和可再現(xiàn)性的特點(diǎn)。

11．有m個(gè)進(jìn)程共享同一臨界資源，若使用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)臨界資源的互斥訪問，則信號(hào)量值的變化范圍是  1~ -（m-1） 。

12．在一個(gè)單處理機(jī)系統(tǒng)中，若有5個(gè)用戶進(jìn)程，且假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為用戶態(tài)，則處于就緒狀態(tài)的用戶進(jìn)程最多有  4 個(gè)，最少有 0  個(gè)。

13、在單用戶單任務(wù)環(huán)境下，用戶獨(dú)占全機(jī)，此時(shí)機(jī)內(nèi)資源的狀態(tài)，只能由運(yùn)行程序的操作加以改變，此時(shí)的程序執(zhí)行具有  封閉性   性和  可再現(xiàn)性  性特征。

14、并發(fā)進(jìn)程之間的相互制約，是由于它們的  共享資源  和  相互合作  而產(chǎn)生的，因而導(dǎo)致程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)具有  間斷性或異步性  特征。

15、程序并發(fā)執(zhí)行與順序執(zhí)行時(shí)相比產(chǎn)生了一些新特征，分別是     、   和   。間斷性、失去封閉性、不可再現(xiàn)性

16、引入進(jìn)程的目的是    ，而引入線程的目的是     。使程序能正確地并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系統(tǒng)吞吐量；減少并發(fā)執(zhí)行的開銷，提高程序執(zhí)行的并發(fā)程度。

17、進(jìn)程由   、   和   組成，其中   是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。PCB、程序段、數(shù)據(jù)段、PCB

18、進(jìn)程最基本的特征是    和    ，除此之外，它還有   、   和   特征。動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立特征、異步性、結(jié)構(gòu)

19、由于進(jìn)程的實(shí)質(zhì)是程序的一次執(zhí)行，故進(jìn)程有   的基本特征，該特征還表現(xiàn)在進(jìn)程由    而產(chǎn)生，由    而執(zhí)行，由    而消亡，即進(jìn)程具有一定的生命期。動(dòng)態(tài)性，創(chuàng)建，調(diào)度，撤銷

20、引入進(jìn)程帶來的好處是    和    。提高資源利用率，增加系統(tǒng)吞吐量

21、當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程由于時(shí)間片用完而暫停執(zhí)行時(shí)，該進(jìn)程應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)?span style="text-decoration:underline;">    狀態(tài)；若因發(fā)生某種事件而不能繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)為    狀態(tài)；若應(yīng)終端用戶的請(qǐng)求而暫停執(zhí)行時(shí)，它應(yīng)轉(zhuǎn)為    狀態(tài)。就緒，阻塞，靜止就緒

22、用戶為阻止進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)利用     原語，若進(jìn)程正在執(zhí)行，應(yīng)轉(zhuǎn)為    狀態(tài)；以后，若用戶要恢復(fù)其運(yùn)行，應(yīng)利用    原語，此時(shí)進(jìn)程應(yīng)轉(zhuǎn)為    狀態(tài)。   掛起；靜止就緒；激活；活動(dòng)就緒

23、系統(tǒng)中共有5個(gè)用戶進(jìn)程，且當(dāng)前CPU在用戶態(tài)下執(zhí)行，則最多可有    個(gè)用戶進(jìn)程處于就緒狀態(tài)，最多可有    個(gè)用戶進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)；若當(dāng)前在核心態(tài)下執(zhí)行，則最多可有     個(gè)用戶進(jìn)程處于就緒狀態(tài)，最多可有     個(gè)用戶進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)。4，4，5，5

24、同步機(jī)制應(yīng)遵循的準(zhǔn)則：    、    、   和    ?？臻e讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待

25、在記錄型信號(hào)量機(jī)制中，S.value>0時(shí)的值表示    ；每次wait操作意味著    ，因此應(yīng)將S.value     ，當(dāng)S.value     時(shí)，進(jìn)程應(yīng)阻塞。可用的臨界資源數(shù)量；申請(qǐng)一個(gè)臨界資源；減1；小于0

26、在記錄型信號(hào)量機(jī)制中，每次signal操作意味著   ，因此應(yīng)將S.value     ，當(dāng)S.value<=0時(shí)，表示    ，此時(shí)應(yīng)     。釋放一個(gè)臨界資源，加1，仍有請(qǐng)求該資源的進(jìn)程被阻塞；喚醒相應(yīng)阻塞隊(duì)列中的首進(jìn)程

27、在利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥時(shí)，應(yīng)將    置于    和    之間。臨界區(qū)，wait操作，signal操作

28、在每個(gè)進(jìn)程中訪問   的那段代碼稱為臨界區(qū)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)它的共享，應(yīng)保證進(jìn)程   進(jìn)入自己的臨界區(qū)，為此，在每個(gè)進(jìn)程的臨界區(qū)前應(yīng)設(shè)置    ，臨界區(qū)后應(yīng)設(shè)置     。臨界資源，互斥，進(jìn)入?yún)^(qū)，退出區(qū)

29、進(jìn)程通信的類型有   、   、   三類，其中   利用共享文件進(jìn)行通信。共享存儲(chǔ)器、消息系統(tǒng)、管道通信、管道通信

30、為實(shí)現(xiàn)消息緩沖隊(duì)列通信，應(yīng)在PCB中增加   、   、   三個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。消息隊(duì)列首指針mq；消息隊(duì)列互斥信號(hào)量mutex;消息隊(duì)列資源信號(hào)量sm

31. 在直接通信方式中，系統(tǒng)通常提供的兩條通信原語如下，請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)填入。

Send((A),(B));

Receive((C),(B));

A：（1）sender；（2）receiver；（3）text；（4）message；（5）mailbox。

B：（1）sender；（2）receiver；（3）text；（4）message；（5）mailbox。

C：（1）sender；（2）receiver；（3）text；（4）message；（5）mailbox。

32. 使用mail命令的信箱通信屬于（A），因?yàn)樾畔⑹潜话l(fā)送到接收方的（B）中；使用write命令，實(shí)現(xiàn)的是（C）通信，因?yàn)樾畔⑹潜话l(fā)送到接收方的（D）中；使用共享文件進(jìn)行通信的方式屬于（E）通信。

A：（1）共享存儲(chǔ)器；（2）實(shí)時(shí)通信；（3）消息緩沖通信；（4）非實(shí)時(shí)通信；（5）管道通信。

B：（1）消息緩沖隊(duì)列；（2）內(nèi)存；（3）信箱；（4）消息緩沖區(qū)；（5）屏幕；（6）共享存儲(chǔ)器。

C：（1）共享存儲(chǔ)器；（2）實(shí)時(shí)通信；（3）消息緩沖通信；（4）非實(shí)時(shí)通信；（5）管道通信。

D：（1）消息緩沖隊(duì)列；（2）內(nèi)存；（3）信箱；（4）消息緩沖區(qū)；（5）屏幕；（6）共享存儲(chǔ)器。

E：（1）共享存儲(chǔ)器；（2）實(shí)時(shí)通信；（3）消息緩沖通信；（4）非實(shí)時(shí)通信；（5）管道通信。

33、在采用用戶級(jí)線程的系統(tǒng)中，OS進(jìn)行CPU調(diào)度的對(duì)象是    ；在采用內(nèi)核支持線程的系統(tǒng)中，CPU調(diào)度的對(duì)象是     。進(jìn)程，線程

34、線程之所以能減少并發(fā)執(zhí)行的開銷是因?yàn)?span style="text-decoration:underline;">    。線程基本不擁有資源

35、進(jìn)程通信的常用方式有     直接通信        和   間接通信      等。

36、如果P(S1)和P(S2)兩個(gè)操作在一起，那么P操作的順序至關(guān)重要，一個(gè)同步P操作與一個(gè)互斥P操作在一起時(shí)同步    P操作在互斥    P操作前。而兩個(gè)V操作的次序無關(guān)緊要     。

37、P(S)：表示申請(qǐng)一個(gè)資源    ； V(S)表示釋放一個(gè)資源    。信號(hào)量的初值應(yīng)該大于等于0    。

38、P、V操作當(dāng)為互斥   操作時(shí)，它們同處于同一進(jìn)程；當(dāng)為同步   操作時(shí)，則不在同一進(jìn)程中出現(xiàn)。

39、臨界資源是指  系統(tǒng)中一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源   ，而臨界區(qū)是指       涉及到臨界資源的代碼段 。

40、I/O型進(jìn)程是指   花費(fèi)I/O 時(shí)間多于計(jì)算的進(jìn)程   ，而CPU型進(jìn)程是指                        花費(fèi)計(jì)算多于I/O 時(shí)間的進(jìn)程    。

41、當(dāng)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法的時(shí)間片足夠大時(shí)，這個(gè)算法就等同于FIFO  算法。

42、P\V操作必須成對(duì)  出現(xiàn)，有一個(gè)P操作就一定有一個(gè)V操作      。

43、臨界資源是指  系統(tǒng)中一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源   ，而臨界區(qū)是指       涉及到臨界資源的代碼段     。

第五部分 解析題

1.進(jìn)程的定義是什么？它最少有哪幾種狀態(tài)？

2.進(jìn)程與線程的主要區(qū)別是什么？

3、 什么是進(jìn)程的互斥與同步？同步和互斥這兩個(gè)概念有什么聯(lián)系和區(qū)別？

解：

（1）  同步：兩個(gè)事件的發(fā)生有著某種時(shí)序上的關(guān)系，進(jìn)程間的同步關(guān)系是指系統(tǒng)中往往有幾個(gè)進(jìn)程共同完成一個(gè)任務(wù)；

（2）  互斥是進(jìn)程間的另外一種關(guān)系。由于各進(jìn)程要共享資源。而有些資源往往要求排他性地使用；

（3）  互斥是一種特殊的同步關(guān)系。

解：圖說明任務(wù)啟動(dòng)后S1先執(zhí)行。當(dāng)S1結(jié)束后，S2、S3可以開始執(zhí)行。S2、S3完成后，S4才能開始執(zhí)行。為了確保這一執(zhí)行順序，設(shè)3個(gè)同步信號(hào)量b2、b3、b4分別表示進(jìn)程S2、S3、S4是否可以開始執(zhí)行，其初值均為0。進(jìn)程同步描述如下：

//可用兩種方法來解決

//S1不必判斷能否開始

//b2、b3、b4起初全部為0，表示都不可開始

int b2=0;// 表示進(jìn)程S2是否可以開始執(zhí)行

int b3=0;// 表示進(jìn)程S3是否可以開始執(zhí)行

int b4=0;// 表示進(jìn)程S4是否可以開始執(zhí)行

//也可分為b42、b43

main()

{

    cobegin

       S1();

S2();

S3();

S4();

Coend

}

S1()

{

…

v(b2);

v(b3);

}

S2()

{

    p(b2);

…

v(b4);  //v(b42)

}

S3()

{

    p(b3);

…

v(b4);  //v(b43)

}

S4()

{//因?yàn)樵赟2及S3完成時(shí)均對(duì)b4做了v操作，因此這里要用兩個(gè)p操作

    p(b4);//p(b42)

    p(b4);//p(b43)

…

}

5. 桌上有一空盤，允許存放一只水果。爸爸可向盤中放蘋果，也可向盤中放桔子，兒子專等吃盤中的桔子，女兒專等吃盤中的蘋果。規(guī)定當(dāng)盤空時(shí)一次只能放一只水果供吃者取用，請(qǐng)用P、V原語實(shí)現(xiàn)爸爸、兒子、女兒三個(gè)并發(fā)進(jìn)程的同步。

解：設(shè)置3個(gè)信號(hào)量S、SO、SA，信號(hào)量S表示盤子是否為空，其初值為1；信號(hào)量SO表示盤中是否有桔子，其初值為0；信號(hào)量SA表示盤中是否有蘋果，其初值為0。

同步描述：

int S=1;

int SA=0;

int SO=0;

main()

{

    cobegin

       father();

       son();

       daughter();

    coend

}

father()

{

    while(1)

{

   p(S);//盤子是否空

   將水果放入盤中;

   if(放入的是桔子)v(SO);//變形

   else  v(Sa) //很少有學(xué)生如此做！而這卻是本題的關(guān)鍵

}

}

son()

{

    while(1)

{

   p(SO);//盤子中有無桔子

   從盤中取出桔子;

   v(S);

   吃桔子;

}

}

daughter()

{

    while(1)

{

   p(SA);//盤子中有無蘋果

   從盤中取出蘋果;

   v(S);

吃蘋果;

}

}

6. 在單處理機(jī)的分時(shí)系統(tǒng)中，分配給進(jìn)程P的時(shí)間片用完后，系統(tǒng)進(jìn)行切換，結(jié)果調(diào)度到的仍然是進(jìn)程P。有可能出現(xiàn)上述情形嗎？如果可能請(qǐng)說明理由。

解：有可能出現(xiàn)上述情況。例如，若在進(jìn)程P時(shí)間片用完后，被迫回到就緒隊(duì)列時(shí)，就緒隊(duì)列為空，這樣進(jìn)程P就是就緒隊(duì)列中唯一的一個(gè)進(jìn)程，于是調(diào)度程序選中的進(jìn)程必然是進(jìn)程P；又如在按優(yōu)先級(jí)調(diào)度的系統(tǒng)中，就緒隊(duì)列按進(jìn)程優(yōu)先級(jí)排列，在進(jìn)程P時(shí)間片用完之后回到就緒隊(duì)列時(shí)，若其優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前隊(duì)列中的其他進(jìn)程，則它將排在就緒隊(duì)列之首，從而再次被調(diào)度程序選中并投入運(yùn)行。

7. 哲學(xué)家甲請(qǐng)哲學(xué)家乙、丙、丁到某處討論問題，約定全體到齊后開始討論問題；在討論的間隙4位哲學(xué)家進(jìn)餐，每人進(jìn)餐時(shí)都需使用刀、叉各一把，餐桌上的布置如圖。請(qǐng)用信號(hào)量及P、V操作說明這4位哲學(xué)家的同步、互斥過程。

解：在本題中，應(yīng)設(shè)置4個(gè)信號(hào)量fork1、fork2、knife1、knife2，其初值均為1，分別表示資源叉1、叉2、刀1、刀2是否可用。同步描述如下：

int fork1=1;

int fork2=1;

int knife1=1;

int knife2=1;

main()

{

    cobegin

       Pa();

       Pb();

       Pc();

       Pd();

    Coend

}

Pa()

{

    while(1)

    {

       p(knife1);

       p(fork1);

       進(jìn)餐；

       v(knife1);

       v(fork1);

       討論問題；

    }

}

Pb()

{

    while(1)

    {

       p(knife2);

       p(fork1);

       進(jìn)餐；

       v(knife2);

       v(fork1);

       討論問題；

    }

}

Pc()

{

    while(1)

    {

       p(knife2);

       p(fork2);

       進(jìn)餐；

       v(knife2);

       v(fork2);

       討論問題；

    }

}

Pd()

{

    while(1)

    {

       p(knife1);

       p(fork2);

       進(jìn)餐；

       v(knife1);

       v(fork2);

       討論問題；

    }

}

8. 請(qǐng)用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)對(duì)某數(shù)據(jù)庫的讀者－寫者互斥。

要求：（1）讀者與寫者之間互斥，寫者與寫者之間互斥。

（2）讀者之間不互斥。

解：本題是讀者－寫者問題。在本題中，允許讀進(jìn)程同時(shí)讀數(shù)據(jù)庫，但寫進(jìn)程正在寫數(shù)據(jù)庫時(shí)不允許其他進(jìn)程讀該數(shù)據(jù)庫，也不允許其他進(jìn)程寫該數(shù)據(jù)庫。為了解決讀、寫進(jìn)程之間的同步，應(yīng)該設(shè)置2個(gè)信號(hào)量和一個(gè)共享變量：讀互斥信號(hào)量rmutex，用于使讀進(jìn)程互斥地訪問共享變量count，其初值為1；寫互斥信號(hào)量wmutex，用于實(shí)現(xiàn)寫進(jìn)程與讀進(jìn)程的互斥及寫進(jìn)程與寫進(jìn)程的互斥，其初值為1；共享變量count，用于記錄當(dāng)前正在讀數(shù)據(jù)庫的讀進(jìn)程數(shù)目，初值為0。其工作過程描述如下：

Semaphore rmutex=1;

Semaphore wmutex=1;

Int count=0;

Main()

{

  Cobegin

Reader();

Writer();

  Coend

}

Reader()

{

  While(true)

  {

P(rmutex);

If(count==0) p(wmutex);

Count ++;

V(rmutex);

讀數(shù)據(jù)庫；

P(rmutex);

Count --;

If (count==0) v(wmutex);

V(rmutex);

  }

}

Writer()

{

  While(true)

{

P(wmutex);

    寫數(shù)據(jù)庫；

V(wmutex);

  }

}

注意：正確理解信號(hào)量rmutex的意義是理解讀者－寫者問題的關(guān)鍵。Rmutex是一個(gè)互斥信號(hào)量，用于使讀進(jìn)程互斥地訪問共享變量count。信號(hào)量rmutex并不表示讀進(jìn)程的數(shù)目，表示讀進(jìn)程數(shù)目的是共享變量count。當(dāng)一個(gè)讀進(jìn)程要讀數(shù)據(jù)庫時(shí)，應(yīng)將讀進(jìn)程計(jì)數(shù)count增加1；如果此前（count加1以前）數(shù)據(jù)庫中無讀進(jìn)程，還應(yīng)對(duì)寫互斥信號(hào)量wmutex做p操作，這樣，若數(shù)據(jù)庫中無寫進(jìn)程則通過p操作阻止后續(xù)寫進(jìn)程寫，若數(shù)據(jù)庫中有寫進(jìn)程，則通過p操作讓讀進(jìn)程等待。同理，當(dāng)一個(gè)讀進(jìn)程完成讀數(shù)據(jù)庫操作時(shí)，應(yīng)將讀進(jìn)程計(jì)數(shù)count減少1；如果此時(shí)（count減1以后）數(shù)據(jù)庫中已無讀進(jìn)程，還應(yīng)對(duì)寫互斥信號(hào)量wmutex做v操作，以允許寫進(jìn)程寫。

9. 就緒隊(duì)列中有10個(gè)進(jìn)程，系統(tǒng)將時(shí)間片設(shè)為200ms，CPU進(jìn)行進(jìn)程切換要花費(fèi)10ms，試問系統(tǒng)開銷所占的比率約為多少？

解：因就緒隊(duì)列中有10個(gè)進(jìn)程，它們以時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式使用CPU，時(shí)間片長(zhǎng)度為200ms。當(dāng)一個(gè)時(shí)間片用完時(shí)，調(diào)度進(jìn)程將當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程設(shè)置為就緒狀態(tài)并放入就緒隊(duì)列尾，再從就緒隊(duì)列首選擇進(jìn)程投入運(yùn)行，這一過程（進(jìn)程切換）要花費(fèi)時(shí)間10ms。因此系統(tǒng)開銷所占比率為：10/（200+10）=4.8%

10. 在單CPU和兩臺(tái)輸入/輸出設(shè)備（I1，I2）的多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，同時(shí)投入三個(gè)作業(yè)Job1、Job2、Job3運(yùn)行。這三個(gè)作業(yè)對(duì)CPU和輸入/輸出設(shè)備的使用順序和時(shí)間如下所示：

Job1:I2(30ms);CPU(10ms);I1(30ms);CPU(10ms);I2(20ms)

Job2:I2(20ms);CPU(20ms);I2(40ms)

Job3:CPU(30ms);I1(20ms); CPU(10ms);I1(10ms)

 假定CPU、I1、I2都能并行工作，Job1優(yōu)先級(jí)最高，Job2次之，Job3優(yōu)先級(jí)最低，優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)可以搶占優(yōu)先級(jí)低的作業(yè)的CPU但不搶占I1和I2。試求：

三個(gè)作業(yè)從投入到完成分別需要的時(shí)間

從投入到完成的CPU利用率

I/O設(shè)備利用率。

解：三個(gè)作業(yè)并發(fā)執(zhí)行時(shí)的工作情況如圖4.2所示。

（1）由上圖可以看出Job1從投入到運(yùn)行完成需要110ms，Job2從投入到運(yùn)行完成需要90ms，Job3從投入到運(yùn)行完成需要110ms.

（2）CPU在時(shí)間段60ms到70ms，80ms至90ms，100ms至110ms期間空閑，所以CPU的利用率為：（110-30）/110=72.7%

（1）    設(shè)備I1在時(shí)間段20ms到40ms，90ms至100ms期間空閑，所以設(shè)備I1的利用率為：（110-30）/110=72.7%；設(shè)備I2在時(shí)間段30ms至50ms期間空閑，所以設(shè)備I2的利用率為：（110-20）/110=81.8%。

11.試?yán)肂ernstein 條件證明上題中的S₂和S₃語句是可以并發(fā)執(zhí)行的，而S₃和S₄語句是不能并發(fā)執(zhí)行的？

【解】（1） ∵R(S₂) ∩ W( S₃)={}；

          W(S₂) ∩ R(S₃)={}；

            W(S₂) ∩ W(S₃)={}；

∴R(S₂) ∩ W( S₃)∪ W(S₂) ∩ R(S₃) ∪ W(S₂) ∩ W(S₃)={}

        ∴S₂、S₃可以并發(fā)執(zhí)行

（2）∵R(S₃) ∩ W( S₄)={}；

W(S₃) ∩ R(S₄)={c}；

W(S₃) ∩ W(S₄)={};

         ∴R(S₃) ∩ W( S₄)∪ W(S₃) ∩ R(S₄) ∪ W(S₃) ∩ W(S₄)={c}不是空集

∴S₃，S₄不能并發(fā)執(zhí)行

12.什么是臨界資源（P16）和臨界區(qū)（P50）？

【解】那些多個(gè)進(jìn)程必須互斥訪問的方式來實(shí)現(xiàn)資源共享的硬件資源和軟件資源叫臨界資源。

我們把在每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。

13、在OS中引起進(jìn)程調(diào)度的主要因素有哪些？

【解】

在OS中引起進(jìn)程調(diào)度的主要因素有：

（1）缺乏資源。正在運(yùn)行的進(jìn)程因?yàn)槟硞€(gè)條件不能滿足，不得不進(jìn)入阻塞狀態(tài)，此時(shí)，運(yùn)行進(jìn)程被撤下，引起調(diào)度使另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入運(yùn)行

（2）時(shí)間片到。如果是分時(shí)系統(tǒng)或者以時(shí)間片作為激勵(lì)調(diào)度的系統(tǒng)，時(shí)間片是引起硬件激勵(lì)的主要因素，每當(dāng)時(shí)間片到，正在運(yùn)行的進(jìn)程被暫時(shí)停止，將它再次排入就緒隊(duì)列，引起調(diào)度使另一就緒進(jìn)程進(jìn)入運(yùn)行。

（3）外部中斷。外部中斷信號(hào)也將引起調(diào)度，如打印機(jī)打印完成，通過打印通道或者信號(hào)線路傳送一激勵(lì)信號(hào)，將原等待進(jìn)程喚醒重新進(jìn)入運(yùn)行，或引起調(diào)度使另一進(jìn)程運(yùn)行。

（4）進(jìn)程結(jié)束。進(jìn)程正常執(zhí)行完畢，退出并終止，此時(shí)將激勵(lì)系統(tǒng)調(diào)度另一進(jìn)程進(jìn)入運(yùn)行。

14.有兩個(gè)進(jìn)程P1和P2，它們執(zhí)行的過程如下：

P1: 10秒CPU操作、20秒I/O操作（設(shè)備1）、5秒CPU操作、10秒I/O操作（設(shè)備2）、5秒CPU操作、結(jié)束

P2: 15秒I/O操作（設(shè)備1）、10秒CPU操作、15秒I/O操作（設(shè)備2）、10秒CPU操作、結(jié)束

（1）    如果進(jìn)程P1和P2順序執(zhí)行，請(qǐng)畫出進(jìn)程P1和P2執(zhí)行情況圖；

（2）    如果進(jìn)程P1和P2并發(fā)執(zhí)行，請(qǐng)畫出進(jìn)程P1和P2執(zhí)行情況圖；

（3）    分別計(jì)算在（1）和（2）情況下，CPU的利用率、設(shè)備1和設(shè)備2的利用率。

解：

(1)

P1:

0         10                  30    35        45    50

P2:

50            65         75             90         100

(2)

                                    P1                 P1

0         10   15        25      35     40           50    55

(3)

在情況（1）下，

CPU的利用率=40/100=40%

設(shè)備1的利用率=35/100=35%

設(shè)備2的利用率=25/100=25%

在情況（2）下，

CPU的利用率=40/55=73%

設(shè)備1的利用率=35/55=64%

設(shè)備2的利用率=25/55=45%

15.在五狀態(tài)圖中，假如計(jì)算機(jī)只有一個(gè)CPU，如果系統(tǒng)中有N個(gè)進(jìn)程：

（1）運(yùn)行的進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)；就緒進(jìn)程最多幾個(gè)最少幾個(gè)；等待進(jìn)程最多幾個(gè)，最少幾個(gè)？

（2）有沒有這樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，為什么？     

       等待—>運(yùn)行   ；   就緒—>等待

（3）一個(gè)進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是否會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，請(qǐng)列出所有的可能。

解：

（1）如果系統(tǒng)中有N個(gè)進(jìn)程，運(yùn)行的進(jìn)程最多1個(gè)，最少0個(gè)；就緒進(jìn)程最多N-1個(gè)最少0個(gè)；等待進(jìn)程最多N個(gè)，最少0個(gè)。

（2）沒有這樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

（3） 新建  到  就緒    導(dǎo)致     運(yùn)行   到   就緒

      就緒  到  運(yùn)行    導(dǎo)致     無

      運(yùn)行  到  就緒    導(dǎo)致     就緒   到   運(yùn)行

      運(yùn)行  到  等待    導(dǎo)致     就緒   到   運(yùn)行

      等待  到  就緒    導(dǎo)致     就緒   到   等待

      運(yùn)行  到  結(jié)束    導(dǎo)致     就緒   到   運(yùn)行