1、操作系統(tǒng)原理第一章習題1 簡述計算機系統(tǒng)的組成。參考答案：計算機系統(tǒng)就是按人的要求接收和存儲信息，自動進行數(shù)據(jù)處理和計算，并輸出結果信息的系統(tǒng)。一個完整的計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部分組成的。通常硬件是指計算機物理裝置本身，是完成系統(tǒng)各項工作的物質基礎，主要包括中央處理器（CPU）、存儲器和各種輸入輸出設備（簡稱I/O設備）；而軟件是各種程序和文件，用于指揮和管理整個計算機系統(tǒng)按指定的要求進行工作。2 什么是操作系統(tǒng)？它在計算機中的地位如何？其功能有哪些？參考答案：操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機硬件和軟件資源，合理地對各類作業(yè)進行調度，以及方便用戶使用的程序的集合。 操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中最

2、靠近硬件的一層軟件，它支持和管理硬件，與具體的應用領域無關，在計算機系統(tǒng)的所有軟件中，操作系統(tǒng)是基礎，其它軟件只有在操作系統(tǒng)的支持下，才能發(fā)揮作用。它是計算機硬件和其它軟件以及計算機用戶之間的聯(lián)系紐帶，如果沒有操作系統(tǒng)，用戶幾乎無法使用計算機系統(tǒng)。從資源管理的觀點看，操作系統(tǒng)具有五個方面的功能：處理器管理、存儲器管理、設備管理、文件管理和提供用戶接口。這五大部分相互配合，協(xié)調工作，實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的資源管理、控制程序的執(zhí)行、并為用戶提供方便的使用接口。3 操作系統(tǒng)有哪幾種類型？各有什么特點？參考答案：操作系統(tǒng)是隨著計算機硬件技術的不斷發(fā)展和用戶的使用要求的提高而從無到有不斷完善起來的，其主要類型

3、及其特點如下：（1） 批處理操作系統(tǒng)：具有很高的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，但作業(yè)的平均周轉時間較長，也沒有交互性。（2） 分時操作系統(tǒng)：具有多路性、獨立性、及時性和交互性特征，而交互性是其最重要的特征之一。（3） 實時操作系統(tǒng)：實時操作系統(tǒng)通常是專用的，具有高及時性和高可靠性，但交互性較弱。（4） 微機操作系統(tǒng)：是配置在微型計算機上的操作系統(tǒng)，可以是單任務或多任務，也可以是單用戶或多用戶系統(tǒng)。（5） 網絡操作系統(tǒng)：是配置在網絡中的操作系統(tǒng)，用于管理網絡通信和共享資源，協(xié)調各計算機上任務的運行，并向用戶提供統(tǒng)一的、有效方便的網絡接口。（6） 分布式操作系統(tǒng)：是配置在分布式處理系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)，其最

4、基本的特征是能實現(xiàn)處理上的分布，而處理分布的實質是資源、功能、任務和控制都是分布的。（7） 嵌入式操作系統(tǒng)：通常具有以下特點：（1）操作系統(tǒng)規(guī)模一般較小。因為通常相應硬件配置較低，而且對操作系統(tǒng)提供的功能要求也不高。（2）應用領域差別大。對于不同的應用領域其硬件環(huán)境和設備配置情況有明顯得差別。4 分時操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)各有什么特點？兩者有什么區(qū)別？參考答案：分時操作系統(tǒng)具有多路性、獨立性、及時性和交互性特征，而實時操作系統(tǒng)通常是專用的，具有高及時性和高可靠性，但交互性較弱。兩者的主要區(qū)別是：從交互性上，分時系統(tǒng)具有很高的交互性，能向終端用戶提供數(shù)據(jù)處理服務、資源共享等服務，而實時系統(tǒng)雖然也

5、具有交互性，但這里人與系統(tǒng)的交互，僅限于訪問系統(tǒng)中某些特定的轉用服務程序；從及時性上，實時信息系統(tǒng)與分時系統(tǒng)相似，都是以人所能接受的等待時間來確定的，而實時控制系統(tǒng)的及時性則是以控制對象所要求的截止時間來確定的，一般為秒級、百毫秒級直至毫秒級，甚至要低于100微秒；從可靠性上，分時系統(tǒng)雖然也要求系統(tǒng)可靠，但相比之下，實時系統(tǒng)則要求系統(tǒng)高度可靠，因此在實時系統(tǒng)中，往往都采取了多級容錯措施來保證系統(tǒng)的安全性及數(shù)據(jù)的安全性。5 對于用戶來說，分時操作系統(tǒng)與批處理操作系統(tǒng)相比有哪些主要優(yōu)點？參考答案：對于用戶來說，分時系統(tǒng)讓每個用戶都擁有一個獨立的終端，方便用戶隨時上機；同時，為用戶提供了很好的人機交

6、換能力，使用戶能對自己的作業(yè)進行直接控制，這對于程序員調試程序尤為重要。6 什么是多道程序設計技術？它有什么優(yōu)點？試畫出三道作業(yè)的運行情況。參考答案：多道程序設計技術的基本思想是按照一定的算法選擇若干個作業(yè)同時裝入內存，在管理程序的控制下交替執(zhí)行，共享CPU和系統(tǒng)中的其它各種資源，每當正在運行的程序因某種原因（如等待I/O操作的完成）不能繼續(xù)運行時，CPU立即轉去執(zhí)行另一道程序。其主要優(yōu)點是既提高了CPU的利用率，也提高了內存和I/O設備的利用率，同時也大幅增加了系統(tǒng)吞吐量三道作業(yè)的運行情況：7 現(xiàn)有以下計算機的應用場合，請為其選擇適當?shù)牟僮飨到y(tǒng)： 航空航天，核變研 究； 國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)處理中

7、心； 機房學生上機學習編程； 鍋爐爐溫控制； 民航機票訂購系統(tǒng)； 兩個不同地區(qū)之間發(fā)送電子郵件； 產品組裝流水線。參考答案： 航空航天，核變研究：配置實時操作系統(tǒng)； 國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)處理中心：配置批處理操作系統(tǒng)； 機房學生上機學習編程：配置分時操作系統(tǒng)； 鍋爐爐溫控制：配置實時操作系統(tǒng)； 民航機票訂購系統(tǒng)：配置實時操作系統(tǒng)； 兩個不同地區(qū)之間發(fā)送電子郵件：配置網絡操作系統(tǒng)； 產品組裝流水線：配置實時操作系統(tǒng)。8 操作系統(tǒng)有哪些特征？其最基本的特征是什么？它們之間有什么聯(lián)系？參考答案：不同操作系統(tǒng)的特征各不相同，但都具有以下幾個基本特征：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性。其中最基本的特征是并發(fā)和共享

8、，它們互為存在條件。首先，共享是以并發(fā)執(zhí)行為條件，若系統(tǒng)不支持程序并發(fā)執(zhí)行，則系統(tǒng)中將不存在資源共享；同時，共享也必然會影響程序的并發(fā)執(zhí)行，若資源共享不當，并發(fā)性會減弱，甚至無法實現(xiàn)。9 操作系統(tǒng)一般為用戶提供了哪三種使用接口？參考答案：現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常向用戶提供以下三種類型的用戶接口：（1） 命令接口：操作系統(tǒng)向用戶提供一組鍵盤操作命令。用戶從鍵盤上輸入命令， 命令解釋程序接收并解釋這些命令，然后調用操作系統(tǒng)內部的相應程序，完成相應的功能。（2） 程序接口：是操作系統(tǒng)內核與應用程序之間的接口，是為應用程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源而設置的，通常由一組系統(tǒng)調用組成，每一個系統(tǒng)調用都是一個能完成特定功

9、能的子程序。系統(tǒng)調用只能在程序中調用，不能直接作為命令從鍵盤上輸入執(zhí)行。（3） 圖形接口：這是為了方便用戶使用操作系統(tǒng)而提供的圖形化操作界面。用戶利用鼠標、窗口、菜單、圖標等圖形用戶界面工具，可以直觀、方便、有效地使用系統(tǒng)服務和各種應用程序及實用工具，而不必象使用命令接口那樣去記住命令名及格式。第二章習題：1 進程管理主要包括哪些管理功能？參考答案：進程管理實際上就是對處理器的管理，因為傳統(tǒng)的多道程序系統(tǒng)中，處理器的分配和運行都是以進程為基本單位的。主要有以下幾方面的功能：進程控制、進程互斥與同步、進程通信、進程調度。2 什么是進程？進程有哪些特征？其中最基本的特征是什么？參考答案：進程是具有

10、一定獨立功能的程序關于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的一個獨立單位。進程具有動態(tài)性、并發(fā)性、獨立性、異步性、結構性特征，其中最基本的特征是動態(tài)性。3 簡述進程與程序的區(qū)別和聯(lián)系。參考答案：進程與程序是兩個不同的概念，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。首先程序是構成進程的組成部分之一，一個進程的運行目標是執(zhí)行它所對應的程序，如果沒有程序，進程就失去了其存在的意義；反之，如果沒有進程，多道程序也不可能并發(fā)運行。但進程與程序又有著本質的區(qū)別：（1） 程序是靜態(tài)概念，本身可以作為軟件資源長期保存；而進程是程序的一次執(zhí)行 過程，是動態(tài)的，有一定的生命期。（2） 進程是一個能獨立運行的單位，

11、是系統(tǒng)進行資源分配和調度的基本單位，能與其它進程并發(fā)執(zhí)行，而程序則不然。（3） 程序和進程無一一對應關系。一個程序可由多個進程共享，而一個進程在其運行過程中又可順序地執(zhí)行多個程序。例如，在分時系統(tǒng)中多個終端用戶同時進行C程序編譯，這樣，一個C編譯程序對應多個用戶進程；而對每個用戶進程來說，在進行編譯的過程中會用到預處理、詞法及語法分析、代碼生成和優(yōu)化等幾個程序模塊。（4） 各進程在并發(fā)執(zhí)行過程中存在異步性特征，而程序本身是靜態(tài)的，沒有這個特征。4 進程有哪三種基本狀態(tài)？試說明引起進程狀態(tài)轉換的典型原因。參考答案：進程有就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)三種狀態(tài)。引起進程發(fā)生狀態(tài)轉換的典型原因：（1）

12、 就緒執(zhí)行：處于就緒狀態(tài)的進程，當進程調度程序為之分配了處理器后，該進程便由就緒狀態(tài)轉換到執(zhí)行狀態(tài)。 （2）執(zhí)行就緒：在分時系統(tǒng)中，正在執(zhí)行的進程如果時間片用完則將暫停執(zhí)行；在搶占調度方式中，如有更高優(yōu)先級的進程需要運行，將迫使正在運行的進程讓出CPU。 （3）執(zhí)行阻塞：正在執(zhí)行的進程因發(fā)生某事件而無法執(zhí)行，如等待I/O操作的完成或未能申請到所需的系統(tǒng)資源等，則進程轉為阻塞狀態(tài)。 （4）阻塞就緒：處于阻塞狀態(tài)的進程，所等待的事情已經發(fā)生，如I/O操作已完成或獲得了所需的資源，則進程將轉變?yōu)榫途w狀態(tài)。5 進程控制塊的作用是什么？在進程控制塊中主要包括哪些信息？參考答案：進程控制塊，簡稱PCB（P

13、rocess Control Block），是進程實體的重要組成部分，其中記錄了用于描述進程情況及控制進程運行所需要的全部信息。通過PCB，使得原來不能并發(fā)執(zhí)行的程序，成為能并發(fā)執(zhí)行的進程。在進程的控制和管理中，隨進程的創(chuàng)建而建立PCB；因進程的狀態(tài)變化而修改PCB的相關內容；當進程被撤銷時，系統(tǒng)收回其PCB?？梢?，系統(tǒng)是根據(jù)PCB來感知進程的存在的，PCB是進程存在的唯一標志。不同的操作系統(tǒng)其PCB所包含的信息會有些不同，但PCB通常都應包含如下基本信息：（1）進程標識符：系統(tǒng)中的每個進程都有唯一的標識符，以標識一個進程，可以用字符串或編號表示。（2）說明信息：是與進程調度有關的一些信息，包

14、括進程所處的狀態(tài)、進程優(yōu)先權、進程等待時間或已執(zhí)行時間、進程阻塞原因等。（3）現(xiàn)場信息：主要是由處理器的各個寄存器中的內容組成，包括通用寄存器內容、指令計數(shù)器的值、程序狀態(tài)字內容以及用戶棧指針。當執(zhí)行中的進程因某種原因而暫停時，必須將這些寄存器中的信息保存在PCB中，以便當進程再次獲得處理器時，能從PCB中恢復上次斷點處的現(xiàn)場信息而正確地繼續(xù)執(zhí)行。（4）管理信息：是進程管理和控制所需要的相關信息，包括程序和數(shù)據(jù)在內存或外存的地址、進程同步和通信機制、資源清單（記錄進程所需的除CPU外的全部資源和已經分配到的資源）、進程隊列的鏈接指針等。6 進程創(chuàng)建、進程撤銷、進程阻塞、進程喚醒幾個原語主要應完

15、成哪些工作？參考答案：（1）進程創(chuàng)建原語的功能是為新進程申請一個空白PCB，分配必要的資源，并把新進程的相關信息填入PCB中，如進程名、父進程標識符、處理器初始狀態(tài)、進程狀態(tài)、進程優(yōu)先級、進程對應程序入口地址、資源申請和分配情況等。然后將其PCB插入就緒隊列等待進程調度。（2）進程撤消原語的主要功能是收回被撤消進程所占用的系統(tǒng)資源，包括PCB。原語首先檢查被撤消進程在系統(tǒng)中是否存在，如果存在，則回收該進程占用的所有系統(tǒng)資源，將其PCB從所在隊列中移出。如果該進程還有子進程，則一并予以撤消。最后撤消其PCB。（3）進程阻塞原語首先停止該進程的執(zhí)行，將CPU中各寄存器內容填入該進程的PCB中，并將

16、其狀態(tài)由“執(zhí)行”改為“阻塞”，然后插入相應的阻塞隊列，最后轉進程調度程序重新進行調度。（4）進程喚醒原語首先將被阻塞進程的PCB從所在阻塞隊列中移出，并將其PCB中的狀態(tài)由“阻塞”改為“就緒”，然后插入就緒隊列中等待調度。7 同步機制應遵循的四個準則是什么？參考答案：同步機制應遵循的四個準則是：（1） 空閑讓進：當無進程處于臨界區(qū)時，相應的臨界資源處于空閑狀態(tài)，因而應允許一個請求進入臨界區(qū)的進程立即進入自己的臨界區(qū)，以有效地利用資源。（2） 忙則等待：當已有進程進入臨界區(qū)時，表示相應的臨界資源正被訪問，因而所 有其它試圖進入相關臨界區(qū)的進程必須等待，以保證諸進程互斥訪問臨界資源。（3） 有限等

17、待：對要求訪問臨界資源的進程，應保證該進程能在有限的時間內進入 自己的臨界區(qū)，以免陷入“永遠等待”狀態(tài)。（4） 讓權等待：當進程不能進入臨界區(qū)時，應立即釋放處理器，以免陷入“忙等”狀態(tài)。8 簡述進程互斥與同步的概念。參考答案：多個進程之間彼此無關，它們并不知道其它進程的存在，但由于同處于一個系統(tǒng)中，必然存在著資源共享關系。系統(tǒng)中某些資源一次只允許一個進程使用，這類資源稱為臨界資源，許多物理設備（如打印機、磁帶機等）和許多軟件資源（如共享變量、數(shù)據(jù)、表格、隊列等）都屬于臨界資源。多個進程在共享臨界資源時，必須以互斥方式共享。所謂進程同步是指相互合作的進程需按一定的先后順序執(zhí)行，以順利完成某共同任

18、務。具體說，這些進程之間需要交換一定的信息，當某進程未獲得其合作進程發(fā)來的信息之前，該進程等待，直到接收到相關信息時才繼續(xù)執(zhí)行，從而保證諸進程的協(xié)調運行。9 信號量的PV操作是如何定義的？試說明信號量的PV操作的物理意義。參考答案：P（S）：將信號量S減1，若結果大于或等于0，則該進程繼續(xù)執(zhí)行；若結果小于0，則該進程被阻塞，并將其插入到該信號量的等待隊列中，然后轉去調度另一進程。V（S）：將信號量S加1，若結果大于0，則該進程繼續(xù)執(zhí)行；若結果小于或等于0，則從該信號量的等待隊列中移出一個進程，使其從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)，并插入到就緒隊列中，然后返回當前進程繼續(xù)執(zhí)行。PV操作的物理含義：信號量S

19、值的大小表示某類資源的數(shù)量。當S0時，其值表示當前可供分配的資源數(shù)目；當S0時，其絕對值表示S信號量的等待隊列中的進程數(shù)目。每執(zhí)行一次P操作，S值減1，表示請求分配一個資源，若S0，表示可以為進程分配資源，即允許進程進入其臨界區(qū)；若S0，表示等待隊列為空；若S0，則表示等待隊列中有因申請不到相應資源而被阻塞的進程，于是喚醒其中一個進程，并將其插入就緒隊列。無論以上哪種情況，執(zhí)行V操作的進程都可繼續(xù)運行。10 什么是臨界資源？什么是臨界區(qū)？參考答案：系統(tǒng)中某些資源一次只允許一個進程使用，這類資源稱為臨界資源，許多物理設備（如打印機、磁帶機等）和許多軟件資源（如共享變量、數(shù)據(jù)、表格、隊列等）都屬于

20、臨界資源。每個進程中訪問臨界資源的那段代碼稱為臨界區(qū)。11 在生產者消費者問題中，如果缺少了V（full）或V（empty），或者將P（full）與P（mutex）互換位置，或者將V（full）與V（mutex）互換位置，結果分別是什么？參考答案：在生產者消費者問題中，如果缺少了V（full）或V（empty），系統(tǒng)最終可能進入死鎖狀態(tài)。將P（full）與P（mutex）互換位置，系統(tǒng)也可能進入死鎖狀態(tài)。將V（full）與V（mutex）互換位置，系統(tǒng)不會出現(xiàn)什么問題，最多只是臨界資源的釋放推遲。12 假設有三個并發(fā)進程P，Q，R，其中P負責從輸入設備上讀入信息并傳送給Q，Q將信息加工后傳送給

21、R，R則負責將信息打印輸出。寫出下列條件的并發(fā)程序：（1）進程P、Q共享一個緩沖區(qū)，進程Q、R共享另一個緩沖區(qū)。（2）進程P、Q共享一個由m個緩沖區(qū)組成的緩沖池，進程Q、R共享另一個由n個緩沖區(qū)組成的緩沖池。參考答案：（1）第一步：確定進程3個進程P、Q、RP進程：l 從輸入設備上讀入信息l 將信息放入緩沖區(qū)1Q進程：l 從緩沖區(qū)1取出信息l 將信息放入緩沖區(qū)2中R進程：l 從緩沖區(qū)2取出信息l 將信息打印輸出第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：P當緩存區(qū)1無數(shù)據(jù)時，才可以向緩沖區(qū)1寫入信息l 同步：Q當緩存區(qū)1有數(shù)據(jù)時，才可以從緩沖區(qū)1讀取信息l 同步：Q當緩存區(qū)2無數(shù)據(jù)時，才可以向緩

22、沖區(qū)2寫入信息l 同步：R當緩存區(qū)2有數(shù)據(jù)時，才可以從緩沖區(qū)2讀取信息第三步：設置信號量l 緩存區(qū)1無數(shù)據(jù)，empty1，初值1l 緩存區(qū)1有數(shù)據(jù)，full1，初值0l 緩存區(qū)2無數(shù)據(jù)，empty2，初值1l 緩存區(qū)2有數(shù)據(jù)，full2，初值0第四步：用偽代碼描述begin empty1,empty2,full1,full2：semaphore;empty1 :=1; empty2 :=1; full1 :=0; full2 :=0;cobeginP ( );Q ( ); R ( );coend;end;process P ( )begin L1: 從輸入設備上讀入信息; P（empty1）;

23、 將信息放入緩沖區(qū)1； V（full1）; goto L1 end;process Q ( )begin L2:P（full1）;從緩沖區(qū)1取出信息; V（empty1）; P（empty2）;將信息放入緩沖區(qū)2； V（full2）; goto L2 end;process R ( )begin L3:P（full2）;從緩沖區(qū)2取出信息; V（empty2）;將信息打印輸出 ; goto L3 ; end;（2）第一步：確定進程3個進程P、Q、RP進程：l 從輸入設備上讀入信息l 將信息放入緩沖池1中的一個空緩沖區(qū)中Q進程：l 從緩沖池1中的一個非空緩沖區(qū)中取出信息l 將信息放入緩沖池2中的

24、一個空緩沖區(qū)中R進程：l 從緩沖池2中的一個非空緩沖區(qū)中取出信息l 將信息打印輸出第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：P當緩沖池1中有空的緩沖區(qū)時，才可以向緩沖池1寫入信息l 同步：Q當緩沖池1中有非空的緩沖區(qū)時，才可以從緩沖池1讀取信息l 同步：Q當緩沖池2中有空的緩沖區(qū)時，才可以向緩沖池2寫入信息l 同步：R當緩沖池2中有非空的緩沖區(qū)時，才可以從緩沖池2讀取信息第三步：設置信號量l 緩沖池1中的空緩沖區(qū)的數(shù)量，empty1，初值ml 緩沖池1中的非空緩沖區(qū)的數(shù)量，full1，初值0l 緩沖池2中的空緩沖區(qū)的數(shù)量，empty2，初值nl 緩沖池2中的非空緩沖區(qū)的數(shù)量，full2，初值0

25、第四步：用偽代碼描述begin empty1,empty2,full1,full2：semaphore;empty1 :=m; empty2 :=n; full1 :=0; full2 :=0;cobeginP ( );Q ( ); R ( );coend;end;process P ( )begin L1: 從輸入設備上讀入信息; P（empty1）; 將信息放入緩沖池1中的一個空緩沖區(qū)中； V（full1）; goto L1 end;process Q ( )begin L2:P（full1）;從緩沖池1中的一個非空緩沖區(qū)中取出信息; V（empty1）; P（empty2）;將信息放入緩

26、沖池2中的一個空緩沖區(qū)中； V（full2）; goto L2 end;process R ( )begin L3:P（full2）;從緩沖池2中的一個非空緩沖區(qū)中取出信息; V（empty2）;將信息打印輸出 ; goto L3 ; end;13 有四個并發(fā)進程：R1，R2，W1和W2，它們共享可以存放一個數(shù)的緩沖區(qū)。進程R1每次從磁盤讀入一個數(shù)存放到緩沖區(qū)中，供進程W1打印輸出；進程R2每次從鍵盤讀一個數(shù)存放到緩沖區(qū)中，供進程W2打印輸出。當緩沖區(qū)滿時，不允許再向緩沖區(qū)中存放數(shù)據(jù)；當緩沖區(qū)空時，不允許再從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)打印輸出。試用PV操作實現(xiàn)四個進程的協(xié)調運行。參考答案：第一步：確定進

27、程4個進程R1、R2、W1、W2R1進程：l 從磁盤上讀入一個數(shù)l 將數(shù)存放到緩沖區(qū)中W1進程：l 將R1進程放進緩沖區(qū)中的數(shù)取出l 打印輸出R2進程：l 從鍵盤讀入一個數(shù)l 將數(shù)存放到緩沖區(qū)中W2進程：l 將R2進程放進緩沖區(qū)中的數(shù)取出l 打印輸出第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：R1當緩存區(qū)無數(shù)據(jù)時，才可以向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)l 同步：R2當緩存區(qū)無數(shù)據(jù)時，才可以向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)l 同步：W1當緩存區(qū)中是R1寫的數(shù)據(jù)時，才可以將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)中讀出l 同步：W2當緩存區(qū)中是R2寫的數(shù)據(jù)時，才可以將數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)中讀出第三步：設置信號量l 緩存區(qū)無數(shù)據(jù)，empty，初值1l 緩存區(qū)中是R1寫

28、的數(shù)據(jù)，full1，初值0l 緩存區(qū)中是R2寫的數(shù)據(jù)，full2，初值0第四步：用偽代碼描述begin empty, full1,full2：semaphore;empty :=1; full1 :=0; full2 :=0;cobeginR1 ( );R2 ( ); W1 ( );W2 ( );coend;end;process R1 ( )begin L1: 從磁盤上讀入一個數(shù)； P（empty）; 將數(shù)存放到緩沖區(qū)中； V（full1）; goto L1 end;process R2 ( )begin L2: 從鍵盤上讀入一個數(shù)； P（empty）; 將數(shù)存放到緩沖區(qū)中； V（full2

29、）; goto L2 end;process W1 ( )begin L3:P（full1）;將緩沖區(qū)中的數(shù)取出；V（empty）;打印輸出; goto L3 end;process W2 ( )begin L4:P（full2）;將緩沖區(qū)中的數(shù)取出；V（empty）;打印輸出; goto L4 end;14 設公共汽車上，司機的活動順序是：啟動車輛、正常行車、到站停車；售票員的活動順序是：關車門、售票、開車門。現(xiàn)假設初始狀態(tài)為：司機和售票員都已經在車上，汽車處于停止狀態(tài)，車門處于開的狀態(tài)。在汽車不斷地到站、停車、行駛過程中，請用信號量的PV操作實現(xiàn)司機與售票員之間的同步關系。參考答案：第一步

30、：確定進程2個進程 Driver（司機）、Busman（售票員）Driver進程：l 啟動車輛l 正常行車l 到站停車Busman進程：l 關車門l 售票l 開車門第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：當售票員將車門關上后，司機才可以啟動車輛l 同步：當司機到站停車后，售票員打開車門第三步：設置信號量l 車門關上，close，初值0l 到站停車，stop，初值0第四步：用偽代碼描述begin close, stop：semaphore; close := 0; stop := 0;cobeginDriver ( );Busman ( );coend;end;process Driver (

31、 )begin L1: P（close）；啟動車輛； 正常行始；到站停車；V（stop）； goto L1 end;process Busman ( )begin L2: 關車門； V（close）; 售票； P（stop）; 開車門；goto L2 end;15 哲學家進餐問題：五位哲學家吃面條，只有五根筷子，每個人必須用一雙筷子才能吃面條。請用信號量的PV操作描述哲學家之間的關系。參考答案：錯誤解法！第一步：確定進程5個進程 Pi（i= 04）Pi進程：l 思考l 拿起左邊筷子l 拿起右邊筷子l 吃面條l 放下右邊筷子l 放下左邊筷子第二步：確定進程的同步、互斥關系互斥：筷子是互斥資源，

32、每個人都只能使用他左右的兩根筷子第三步：設置信號量l chopstick5 ：表示5根筷子，初值 1第四步：用偽代碼描述begin chopstick04 ：semaphore;chopstick04 := 1;cobeginprocess Pi(i=0,2,4)begin思考；P（chopsticki ）;P（chopsticki+1%5 ）;吃面條；V（chopsticki+1%5 ）;V（chopsticki ）;endcoend;end;錯誤原因：假如所有的哲學家都同時拿起左側筷子，看到右側筷子不可用，都在等待右側筷子，無限期地運行，但是都無法取得任何進展，即出現(xiàn)饑餓，所有哲學家都吃不

33、上飯。解決方案：1、 至多只允許四個哲學家同時進餐,以保證至少有一個哲學家能夠進餐,最終總會釋放出他所使用過的兩支筷子,從而可使更多的哲學家進餐。2、 規(guī)定奇數(shù)號的哲學家先拿起他左邊的筷子,然后再去拿他右邊的筷子;而偶數(shù)號的哲學家則相反.按此規(guī)定,將是1,2號哲學家競爭1號筷子,3,4號哲學家競爭3號筷子.即五個哲學家都競爭奇數(shù)號筷子,獲得后,再去競爭偶數(shù)號筷子,最后總會有一個哲學家能獲得兩支筷子而進餐。而申請不到的哲學家進入阻塞等待隊列，則先申請的哲學家會較先可以吃飯，因此不會出現(xiàn)餓死的哲學家。3、 將拿筷子的操作做成原子操作，即當一個哲學家正在拿筷子的時候，其它的哲學家不能動筷子，當他那好

34、筷子開始吃飯的時候，其它哲學家才可以拿筷子。這里給出正確解決方案中的第1種方案：解: 第一步：確定進程5個進程 Pi（i= 04）Pi進程：l 思考l 拿起左邊筷子l 拿起右邊筷子l 吃面條l 放下右邊筷子l 放下左邊筷子第二步：確定進程的同步、互斥關系互斥：筷子是互斥資源， 每個人都只能使用他左右的兩根筷子同步：只能有四個人同時吃飯第三步：設置信號量l chopstick5 ：表示5根筷子，初值 1l num：表示允許吃面的人的個數(shù)，初值4第四步：用偽代碼描述begin chopstick04 ：semaphore;num : semaphore;chopstick04 := 1;num :

35、= 4;cobeginprocess Pi(i=0,2,4)begin思考；P (num);P（chopsticki）;P（chopsticki+1%5 ）;吃面條；V（chopsticki+1%5 ）;V（chopsticki ）;V (num);endcoend;end;16 系統(tǒng)中只有一臺打印機，有三個進程在運行中都需要使用打印機進行打印輸出，問：這三個進程間有什么樣的制約關系？試用信號量的PV操作描述這種關系。參考答案：由于打印機是臨界資源，三個進程共享臨界資源，是互斥關系。 為臨界資源設置互斥信號量s，初始值為1：begin s ：semaphore;s := 1;cobeginpr

36、ocess Pi(i=0,1,2)begin 其他工作；P (s);打印；V (s);endcoend;end;17 根據(jù)例2.5，把題目修改為以下幾種情況，請用PV操作實現(xiàn)他們之間的同步關系： （1）桌上一個盤子，只能放一只水果。爸爸放蘋果，媽媽放桔子，兒子只吃桔子，女兒只吃蘋果。（2）桌上一個盤子，只能放一只水果。爸爸放蘋果，媽媽放桔子，兒子吃桔子、蘋果。參考答案：第一步：確定進程4個進程Father（爸爸）、Mother（媽媽）、Son（兒子）、Daughter（女兒）Father進程：l 將蘋果放入盤中Mother進程：l 將桔子放入盤中Son進程：l 從盤中取出桔子l 吃桔子Daug

37、hter進程：l 從盤中取出蘋果l 吃蘋果第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：Father當盤中無水果時，才可以將蘋果放入盤中l(wèi) 同步：Mother當盤中無水果時，才可以將桔子放入盤中l(wèi) 同步：Son當盤中有桔子時，才可以從盤中取出桔子l 同步：Daughter當盤中有蘋果時，才可以從盤中取出蘋果第三步：設置信號量l 盤中無水果，Sp，初值1l 盤中有桔子，So，初值0l 盤中有蘋果，Sa，初值0第四步：用偽代碼描述begin Sp,So,Sa：semaphore; Sp :=1; So :=0; Sa :=0;cobeginFather ( );Mother ( );Son ( );D

38、aughter ( );coend;end;process Father ( ) begin L1: P（Sp）; 將蘋果放入盤中； V（Sa）; goto L1; end;process Mother ( ) begin L2: P（Sp）; 將桔子放入盤中； V（So）; goto L2; end;process Son ( ) begin L3: P（So）; 從盤中取出桔子； V（Sp） 吃桔子； goto L3； end;process Daughter ( ) begin L4: P（Sa）; 從盤中取出蘋果； V（Sp） 吃蘋果； goto L4； end;（2）第一步：確定進程

39、3個進程Father（爸爸）、Mother（媽媽）、Son（兒子）Father進程：l 將蘋果放入盤中Mother進程：l 將桔子放入盤中Son進程：l 從盤中取出水果（桔子或蘋果）l 吃水果（桔子或蘋果）第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：Father當盤中無水果時，才可以將蘋果放入盤中l(wèi) 同步：Mother當盤中無水果時，才可以將桔子放入盤中l(wèi) 同步：Son當盤中有水果（桔子或蘋果）時，才可以從盤中取出水果第三步：設置信號量l 盤中無水果，empty，初值1l 盤中有水果（桔子或蘋果），full，初值0第四步：用偽代碼描述begin empty, full：semaphore; em

40、pty:=1; full :=0;cobeginFather ( );Mother ( );Son ( );coend;end;process Father ( ) begin L1: P（empty）; 將蘋果放入盤中； V（full）; goto L1; end;process Mother ( ) begin L2: P（empty）; 將桔子放入盤中； V（full）; goto L2; end;process Son ( ) begin L3: P（full）; 從盤中取出水果; V（empty）; 吃水果; goto L3； end;18 有一個閱覽室，共有100個座位。讀者進入閱

41、覽室時必須在入口處進行登記；離開閱覽室時必須進行注銷。試用PV操作描述讀者進入/離開閱覽室的同步與互斥關系。參考答案：第一步：確定進程可以進入閱覽室的讀者可以有很多，這里設為n，即n個Reader（讀者）進程Reader進程：l 登記l 進入閱覽室l 讀書l 離開閱覽室l 注銷第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：當教室內有空座位時，讀者才可以登記，并進入閱覽室l 互斥：同時只能有一個讀者在入口處進行登記l 互斥：同時只能有一個讀者在出口處進行注銷第三步：設置信號量l 教室內空座位數(shù)量，seat，初值100l 為入口處進行登記設置互斥信號量Sin，初值 1，表示當前可用l 為出口處進行注銷

42、設置互斥信號量Sout，初值 1，表示當前可用第四步：用偽代碼描述begin Sin, Sout, seat：semaphore; seat :=100; Sin := 1; Sout := 1;cobeginprocess Reader-i ( i = 1,2,n );beginP(seat);P(Sin);登記;V(Sin);進入閱覽室;讀書;離開閱覽室;P(Sout);注銷;V(Sout);V（seat）;endcoend;end;19 某工廠有一個可以存放設備的倉庫，總共可以存放10臺設備。生產的每一臺設備都必須入庫，銷售部門可從倉庫提出設備供應客戶。設備的入庫和出庫都必須借助運輸工具

43、?，F(xiàn)只有一臺運輸工具，每次只能運輸一臺設備。請設計一個能協(xié)調工作的自動調度管理系統(tǒng)。參考答案：第一步：確定進程可以為入庫（Pin）和出庫（Pout）各設置一個進程Pin進程：l 生產了一臺設備l 使用運輸工具入庫Pout進程：l 使用運輸工具出庫l 提出設備供應客戶第二步：確定進程的同步、互斥關系l 同步：當倉庫中有空余位置存放設備時，設備才可以入庫l 同步：當倉庫中有存放的設備時，設備才可以出庫l 互斥：運輸工具是臨界資源，要互斥訪問第三步：設置信號量l 倉庫中有空余位置數(shù)量，empty，初值10l 倉庫中有存放的設備數(shù)量，full，初值 0l 為運輸工具設置互斥信號量S，初值 1，表示當前

44、可用第四步：用偽代碼描述begin empty, full, S：semaphore; empty := 10;full := 0;S := 1;cobeginPin ();Pout ();coend;end;process Pin ( ) begin L1: 生產了一臺設備 ;P（empty）; P (S);使用運輸工具入庫;V （S）; V（full）; goto L1; end;process Pout ( ) beginL2: P（full）;P (S);使用運輸工具出庫;V （S）;V（empty）;提出設備供應客戶; goto L2; end;20 進程通信主要有哪幾種類型？參考答

45、案：進程通信的類型主要有：共享存儲器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。21 高級調度與低級調度的主要任務是什么？為什么要引入中級調度？參考答案：高級調度又稱作業(yè)調度，其任務是從外存上的后備隊列中按照一定的原則選擇若干個作業(yè)調入內存，為他們創(chuàng)建進程，分配必要的資源，如內存、外設等，并將新創(chuàng)建的進程插入就緒隊列，準備執(zhí)行。低級調度通常又稱為進程調度，其任務是決定就緒隊列中的哪個進程獲得處理器，然后由分派程序把處理器分配給該進程，為它恢復運行現(xiàn)場，讓其運行。引入中級調度的主要目的是為了提高內存的利用率和系統(tǒng)吞吐量。22 引起進程調度的原因有哪些？參考答案：引起進程調度的原因有：（1）正在執(zhí)行的進程

46、執(zhí)行完畢，或因發(fā)生某事件而不能再繼續(xù)執(zhí)行；（2）執(zhí)行中的進程因提出I/O請求而暫停執(zhí)行；（3）在進程通信或同步過程中執(zhí)行了某種原語操作；（4）當采用基于優(yōu)先權的強占式調度算法時，就緒隊列中出現(xiàn)優(yōu)先級比當前正在執(zhí)行的進程優(yōu)先級更高的進程時；（5）當采用時間片輪轉調度算法時，當前進程的時間片用完了。23 選擇進程調度算法的原則有哪些？參考答案：一個操作系統(tǒng)如何選擇調度方式和算法，在很大程度上取決于操作系統(tǒng)的類型和目標，通常應盡量遵循以下幾方面的原則：（1） 周轉時間短。從作業(yè)提交開始到作業(yè)完成為止的時間間隔稱為周轉時間，它包括作業(yè)等待進入內存、進程在就緒隊列中等待、進程在CPU上執(zhí)行和完成I/O操

47、作所花費的時間總和。它主要用于評價批處理系統(tǒng)。為了能更準確地評價系統(tǒng)的性能，引入了另一個指標：帶權周轉時間，即作業(yè)的周轉時間與系統(tǒng)實際為其提供的服務時間之比。（2） 響應時間快。從用戶通過鍵盤提交一個請求開始，直至系統(tǒng)首次產生響應為止的時間間隔稱為響應時間，主要用于評價分時系統(tǒng)。（3） 要保證截止時間。所謂截止時間，是指某任務必須開始執(zhí)行的最遲時間，或必須完成的最遲時間，主要用于評價實時系統(tǒng)。（4） CPU利用率高。 當CPU的價格非常昂貴時，希望盡可能使它得到充分利用。CPU的利用率可從0到100，但在實際系統(tǒng)中，一般是在4090之間。（5） 系統(tǒng)吞吐量高。 所謂系統(tǒng)吞吐量，是指單位時間內系

48、統(tǒng)所完成的作業(yè)數(shù)量，主要用于評價批處理系統(tǒng)。24 批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)常用哪些進程調度算法？參考答案：批處理操作系統(tǒng)常用的進程調度算法有：先來先服務調度算法、短進程優(yōu)先調度算法、高優(yōu)先權優(yōu)先調度算法、高響應比優(yōu)先調度算法；分時操作系統(tǒng)常用的進程調度算法有：時間片輪轉調度算法、多級反饋隊列調度算法；實時操作系統(tǒng)常用的進程調度算法主要有：高優(yōu)先權優(yōu)先調度算法。25 什么是靜態(tài)優(yōu)先權和動態(tài)優(yōu)先權？各有何優(yōu)缺點？參考答案：靜態(tài)優(yōu)先級是在進程創(chuàng)建時根據(jù)進程的類型、進程對資源的需求以及用戶的要求而確定的，在進程的整個運行期間保持不變。對于動態(tài)優(yōu)先級，也是在創(chuàng)建進程時為進程賦予一個初始

49、優(yōu)先級，以后在進程的運行過程中隨著進程特性的變化，不斷修改優(yōu)先級，如隨著進程在就緒隊列中等待時間的增長，可提高進程的優(yōu)先級；隨著進程連續(xù)占用CPU時間的增長，可降低其優(yōu)先級，防止一個進程長期壟斷CPU等。26 設有五個進程，它們到達就緒隊列的時刻和運行時間如表25所示。若分別采用先來先服務算法和短進程優(yōu)先算法，試給出各進程的調度順序以及平均周轉時間。 表25 各進程到達就緒隊列的時刻、運行時間進程到達時刻運行時間P1P2P3P4P510.110.310.410.510.80.30.90.50.10.4參考答案：(1)先來先服務（FCFS）調度順序進程到達時刻運行時間開始時間完成時間周轉時間12

50、345P1P2P3P4P510.110.310.410.510.80.30.90.50.10.410.110.411.311.811.910.411.311.811.912.30.31.01.41.41.5平均周轉時間：T（0.3 + 1.0 + 1.4 + 1.4 + 1.5）/ 5 = 1.12(2) 短進程優(yōu)先（SPF）調度順序進程到達時刻運行時間開始時間完成時間周轉時間12345P1P3P4P5P210.110.410.510.810.30.30.50.10.40.910.110.410.911.011.410.410.911.011.412.30.30.50.50.62.0平均周轉時間：T（0.3 + 0.5 + 0.5 + 0.6 + 2.0）/ 5 = 0.7827 設有四個進程，它們到達就緒隊列的時刻、運行時間及優(yōu)先級（此處優(yōu)先級1為最低優(yōu)先級，