操作系統(tǒng)第四版 課后習(xí)題答案.doc

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_第一章作者：佚名 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)1、有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，具有IMB 內(nèi)存，操作系統(tǒng)占用200KB ，每個(gè)用戶(hù)進(jìn)程各占200KB 。如果用戶(hù)進(jìn)程等待I/O 的時(shí)間為80 % ，若增加1MB 內(nèi)存，則CPU 的利用率提高多少？答：設(shè)每個(gè)進(jìn)程等待I/O 的百分比為P ，則n 個(gè)進(jìn)程同時(shí)等待刀O 的概率是Pn ，當(dāng)n 個(gè)進(jìn)程同時(shí)等待I/O 期間CPU 是空閑的，故CPU 的利用率為1-Pn。由題意可知，除去操作系統(tǒng)，內(nèi)存還能容納4 個(gè)用戶(hù)進(jìn)程，由于每個(gè)用戶(hù)進(jìn)程等待I/O的時(shí)間為80 % , 故：CPU利用率l-（80%)4 = 0.59 若再增加1MB 內(nèi)存，系統(tǒng)中可同時(shí)運(yùn)行9 個(gè)用戶(hù)進(jìn)程，此時(shí)：cPu 利用率l-（1-80%)9 = 0.87 故增加IMB 內(nèi)存使CPU 的利用率提高了47 % : 87 /59 =147 % 147 -100 % = 47 % 2 一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有一臺(tái)輸入機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)，現(xiàn)有兩道程序投入運(yùn)行，且程序A 先開(kāi)始做，程序B 后開(kāi)始運(yùn)行。程序A 的運(yùn)行軌跡為：計(jì)算50ms 、打印100ms 、再計(jì)算50ms 、打印100ms ，結(jié)束。程序B 的運(yùn)行軌跡為：計(jì)算50ms 、輸入80ms 、再計(jì)算100ms ，結(jié)束。試說(shuō)明（1 ）兩道程序運(yùn)行時(shí)，CPU有無(wú)空閑等待？若有，在哪段時(shí)間內(nèi)等待？為什么會(huì)等待？( 2 ）程序A 、B 有無(wú)等待CPU 的情況？若有，指出發(fā)生等待的時(shí)刻。答：畫(huà)出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：（1）兩道程序運(yùn)行期間，CPU存在空閑等待，時(shí)間為100 至150ms 之間（見(jiàn)圖中有色部分）（2）程序A 無(wú)等待現(xiàn)象，但程序B 有等待。程序B 有等待時(shí)間段為180rns 至200ms 間（見(jiàn)圖中有色部分）3 設(shè)有三道程序，按A 、B 、C優(yōu)先次序運(yùn)行，其內(nèi)部計(jì)算和UO操作時(shí)間由圖給出。 試畫(huà)出按多道運(yùn)行的時(shí)間關(guān)系圖（忽略調(diào)度執(zhí)行時(shí)間）。完成三道程序共花多少時(shí)間？比單道運(yùn)行節(jié)省了多少時(shí)間？若處理器調(diào)度程序每次進(jìn)行程序轉(zhuǎn)換化時(shí)lms , 試畫(huà)出各程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)間關(guān)系圖。答：1 ）忽略調(diào)度執(zhí)行時(shí)間,多道運(yùn)行方式（搶占式）:?搶占式共用去190ms ，單道完成需要260ms ，節(jié)省70ms 。忽略調(diào)度執(zhí)行時(shí)間，多道運(yùn)行方式（非搶占式）: 非搶占式共用去180ms ，單道完成需要260ms ，節(jié)省80ms 。2 ）調(diào)度執(zhí)行時(shí)間1ms , 多道運(yùn)行方式（搶占式）: 調(diào)度執(zhí)行時(shí)間ITns ，多道運(yùn)行方式（非搶占式）: 4在單CPU 和兩臺(tái) I/O( I1 , 12 ）設(shè)備的多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，同時(shí)投入三個(gè)作業(yè)運(yùn)行。它們的執(zhí)行軌跡如下：Jobl : I2 ( 30ms ）、CPU ( 10ms ）、I1 ( 30ms ）、CPU ( 10ms ）、I2 ( 20ms ) Job2 : I1 ( 20ms ）、CPU ( 20ms ）、I2 ( 40 ms ) JOb3 : CPU ( 30ms ）、I1 ( 20ms ）、CPU ( 10ms ）、I1 ( 10ms ) 如果CPU 、I1 和I2 都能并行工作，優(yōu)先級(jí)從高到低為Jobl 、Job2 和Job3 ，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：( l ）每個(gè)作業(yè)從投入到完成分別所需的時(shí)間。（2 ）從投入到完成CPU 的利用率。（3 ）I2設(shè)備利用率。答：畫(huà)出三個(gè)作業(yè)并行工作圖如下（圖中著色部分為作業(yè)等待時(shí)間）: ,( 1 ) Job1 從投入到運(yùn)行完成需110ms , Job2 從投入到運(yùn)行完成需90ms , Job3 從投入到運(yùn)行完成需110ms. CPU 空閑時(shí)間段為：60ms 至70ms , 80ms 至90ms , 100ms 至110ms 。所以CPU 利用率為（110-30）/10 = 72.7 。設(shè)備I1 空閑時(shí)間段為：20ms 至40ms , 90ms 至100ms,故I1的利用率為 (110-30)/l10 = 72 . 7 。 設(shè)備I2 空閑時(shí)間段為：30ms 至50ms，故I2的利用率為(110-20) / 110 = 81.8 。 5 在單CPU 和兩臺(tái)I/O( I1 , 12 ）設(shè)備的多道程序設(shè)計(jì)環(huán)境下，同時(shí)投入三個(gè)作業(yè)運(yùn)行。它們的執(zhí)行軌跡如下：Jobl : I2 ( 30ms ）、CPU ( 10rns ）、I1 ( 30ms ）、CPU ( 10ms ) Job2 : I1 ( 20ms ）、CPU ( 20ms ）、I2 ( 40ms ) Job3 : CPU ( 30ms ）、I1 ( 20ms ) 如果CPU 、I1和I2 都能并行工作，優(yōu)先級(jí)從高到低為Job1 、Job2和Job3 ，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 。 試求：( l ）每個(gè)作業(yè)從投入到完成分別所需的時(shí)間 ( 2 ）每個(gè)作業(yè)投入到完成CPU 的利用率。 （3 ）I/0設(shè)備利用率。 答：畫(huà)出三個(gè)作業(yè)并行工作圖如下（圖中著色部分為作業(yè)等待時(shí)間）: ( 1 ) Job1從投入到運(yùn)行完成需80ms , Job2 從投入到運(yùn)行完成需90ms , Job3 從投入到運(yùn)行完成需90ms 。( 2 ) CPU 空閑時(shí)間段為：60ms 至70ms , 80ms 至90ms 。所以CPU利用率為( 90-20 ) / 90 = 77.78 。( 3 ）設(shè)備I1 空閑時(shí)間段為：20ms 至40ms ，故I1 的利用率為（90-20 ) / 90 = 77 . 78 。設(shè)備I2 空閑時(shí)間段為：30ms 至50ms ，故I2 的利用率為（90-20 ) / 90=77.78 。6 若內(nèi)存中有3 道程序A 、B 、C ，它們按A 、B 、C 優(yōu)先次序運(yùn)行。各程序的計(jì)算軌跡為：A ：計(jì)算（20 ）、I/O( 30 ）、計(jì)算（10 ) B ：計(jì)算（40 ）、I/O( 20 ）、計(jì)算（10 ) c ：計(jì)算（10 ）、I/O ( 30 ）、計(jì)算（20 ) 如果三道程序都使用相同設(shè)備進(jìn)行I/O（即程序用串行方式使用設(shè)備，調(diào)度開(kāi)銷(xiāo)忽略不計(jì)）。試分別畫(huà)出單道和多道運(yùn)行的時(shí)間關(guān)系圖。兩種情況下，CPU 的平均利用率各為多少？答：分別畫(huà)出單道和多道運(yùn)行的時(shí)間圖( 1 ）單道運(yùn)行時(shí)間關(guān)系圖 單道總運(yùn)行時(shí)間為190ms 。CPU 利用率為（190-80 ）/190 = 57.9 % 單道運(yùn)行時(shí)間關(guān)系圖 多道總運(yùn)行時(shí)間為140ms 。CPU 利用率為（140-30 ) / 140 = 78.6 % 7 若內(nèi)存中有3 道程序A 、B 、C ，優(yōu)先級(jí)從高到低為A 、B 和C ，它們單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的CPU 和I/O 占用時(shí)間為：如果三道程序同時(shí)并發(fā)執(zhí)行，調(diào)度開(kāi)銷(xiāo)忽略不計(jì)，但優(yōu)先級(jí)高的程序可中斷優(yōu)先級(jí)低的程序，優(yōu)先級(jí)與I/O 設(shè)備無(wú)關(guān)。試畫(huà)出多道運(yùn)行的時(shí)間關(guān)系圖，并問(wèn)最早與最遲結(jié)束的程序是哪個(gè)？每道程序執(zhí)行到結(jié)束分別用了多少時(shí)間？計(jì)算三個(gè)程序全部運(yùn)算結(jié)束時(shí)的CPU 利用率？答：畫(huà)出三個(gè)作業(yè)并發(fā)執(zhí)行的時(shí)間圖： ( l ）最早結(jié)束的程序?yàn)锽 ，最后結(jié)束的程序?yàn)镃 。 ( 2 ）程序A 為250ms 。程序B 為220ms 。程序C 為310ms 。 ( 3 ) CPU 利用率為（310 -120 ) / 310 = 61.3 % 有兩個(gè)程序，A 程序按順序使用：( CPU)10 秒、（設(shè)備甲）5 秒、（CPU）5 秒、（設(shè)備乙）10 秒、（CPU）10 秒。B程序按順序使用：（設(shè)備甲）10 秒、（CPU）10 秒、（設(shè)備乙）5 秒、( CPU)5 秒、（設(shè)備乙）10 秒。在順序環(huán)境下先執(zhí)行A ，再執(zhí)行B ，求出總的CPU 利用率為多少？答：程序A 執(zhí)行了40 秒，其中CPU 用了25 秒。程序B 執(zhí)行了40 秒，其中CPU 用了15 秒。兩個(gè)程序共用了80 秒，CPU 化 40 秒。故CPU 利用率為40/80 =50 。9、在某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，時(shí)鐘中斷處理程序每次執(zhí)行的時(shí)間為2ms （包括進(jìn)程切換開(kāi)銷(xiāo)）。若時(shí)鐘中斷頻率為60HZ ，試問(wèn)CPU用于時(shí)鐘中斷處理的時(shí)間比率為多少？答：因時(shí)鐘中斷頻率為60HZ ，所以，時(shí)鐘周期為：l / 60s = 50/3ms 。在每個(gè)時(shí)鐘周期中，CPU 花2ms 執(zhí)行中斷任務(wù)。所以，CPU 用于時(shí)鐘中斷處理的時(shí)間比率為：2(50/3)=6/50 = 12。首頁(yè)入門(mén)學(xué)習(xí)程序員計(jì)算機(jī)考研計(jì)算機(jī)電子書(shū)下載硬件知識(shí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)專(zhuān)業(yè)課程答案下載視頻教程下載第二章作者：佚名 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)1.下列指令中哪些只能在核心態(tài)運(yùn)行？(l）讀時(shí)鐘日期；(2）訪(fǎng)管指令；(3）設(shè)時(shí)鐘日期；(4）加載PSW; (5）置特殊寄存器：(6）改變存儲(chǔ)器映象圖；(7）啟動(dòng)I/O指令。答：( 3 ) , ( 4 ) , ( 5 ) , ( 6 ) , ( 7 ) .2 假設(shè)有一種低級(jí)調(diào)度算法是讓“最近使用處理器較少的進(jìn)程”運(yùn)行，試解釋這種算法對(duì)“I/O 繁重”型作業(yè)有利，但并不是永遠(yuǎn)不受理“處理器繁重”型作業(yè)。答：因?yàn)镮/O繁忙型作業(yè)忙于I/O，所以它CPU 用得少，按調(diào)度策略能優(yōu)先執(zhí)行。同樣原因一個(gè)進(jìn)程等待CPU 足夠久時(shí)，由于它是“最近使用處理器較少的進(jìn)程”，就能被優(yōu)先調(diào)度，故不會(huì)饑餓。3 并發(fā)進(jìn)程之間有什么樣的相互制約關(guān)系？下列日常生活中的活動(dòng)是屬哪種制約關(guān)系：(1）踢足球，(2）吃自助餐，(3）圖書(shū)館借書(shū)，(4）電視機(jī)生產(chǎn)流水線(xiàn)工序。答：并發(fā)進(jìn)程之間的基本相互制約關(guān)系有互斥和同步兩種。其中（1）、（3）為互斥問(wèn)題(2）、(4）為同步問(wèn)題。4 在按動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度進(jìn)程的系統(tǒng)中，每個(gè)進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)需定時(shí)重新計(jì)算。在處理器不斷地在進(jìn)程之間交替的情況下，重新計(jì)算進(jìn)程優(yōu)先數(shù)的時(shí)間從何而來(lái)？答：許多操作系統(tǒng)重新計(jì)算進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)在時(shí)鐘中斷處理例程中進(jìn)行，由于中斷是隨機(jī)碰到哪個(gè)進(jìn)程，就插入哪個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行處理程序，并把處理時(shí)間記在這個(gè)進(jìn)程的賬上。5 若后備作業(yè)隊(duì)列中等待運(yùn)行的同時(shí)有三個(gè)作業(yè)J1 、J2、J3 ，已知它們各自的運(yùn)行時(shí)間為a 、b 、c，且滿(mǎn)足a 0 可見(jiàn)，采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度才能獲得最小平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。 6、若有一組作業(yè)J1 ， ，Jn ，其執(zhí)行時(shí)間依次為S1 ， , Sn 。如果這些作業(yè)同時(shí)到試找出一種作業(yè)調(diào)度算法到達(dá)系統(tǒng)，并在一臺(tái)單CPU 處理器上按單道方式執(zhí)行。使得平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間最短。答：首先，對(duì)n 個(gè)作業(yè)按執(zhí)行時(shí)間從小到大重新進(jìn)行排序，則對(duì)n 個(gè)作業(yè)：J1 ， ，Jn , 創(chuàng)門(mén)的運(yùn)行時(shí)間滿(mǎn)足：S1S2 S (n-l ) Sn 。那么有：由于任何調(diào)度方式下，S1 + S2 + S3Sn為一個(gè)確定的數(shù)，而當(dāng)S1 S2 S( n - 1 ) Sn 時(shí)才有：0*S1+1*S2+2*S3+（n-1）Sn的值最大，也就是說(shuō)，此時(shí)T 值最小。所以，按短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法調(diào)度時(shí)，使得平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間最短。7、 假定執(zhí)行表中所列作業(yè)，作業(yè)號(hào)即為到達(dá)順序，依次在時(shí)刻0 按次序1 、2 、3 、4 、5 進(jìn)入單處理器系統(tǒng)。（1）分別用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法、短作業(yè)優(yōu)先算法及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法算出各作業(yè)的執(zhí)行先后次序（注意優(yōu)先權(quán)高的數(shù)值?。? （2）計(jì)算每種情況下作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。 ( 1 ）采用FCFS 算法調(diào)度作業(yè)，運(yùn)作情況： ( 2 ）采用雙算法調(diào)度作業(yè)，若令時(shí)間片長(zhǎng)l ，各作業(yè)執(zhí)行情況為：1 、2 、3 、4 、5 、l 、3 、5 、1 、5 、1 、5 、1 、5 、1 、l 、l 、1 、1 。 ( 3 ）采用SJF 算法調(diào)度作業(yè)，運(yùn)作情況： ( 4 ）采用非剝奪優(yōu)先權(quán)算法調(diào)度作業(yè)，運(yùn)作情況：8 對(duì)某系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)后表明平均每個(gè)進(jìn)程在I/O 阻塞之前的運(yùn)行時(shí)間為T(mén) 。一次進(jìn)程切換的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)時(shí)間為S 。若采用時(shí)間片長(zhǎng)度為Q 的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法，對(duì)下列各種情況算出CPU 利用率。9 有5 個(gè)待運(yùn)行的作業(yè)，各自預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間分別是：9 、6 、3 、5 和x ，采用哪種運(yùn)行次序使得平均響應(yīng)時(shí)間最短？答：按照最短作業(yè)優(yōu)先的算法可以使平均響應(yīng)時(shí)間最短。x 取值不定，按照以下情況討論：10.有5 個(gè)批處理作業(yè)A 到E 均己到達(dá)計(jì)算中心，其運(yùn)行時(shí)間分別2 、4 、6 、8 和10 分鐘：各自的優(yōu)先級(jí)分跳狠掀完為、飛、飛、氏積5 、這里5 為最高級(jí)。對(duì)于1) 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法、2）優(yōu)先數(shù)法、3）短作業(yè)優(yōu)先算法、4）先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法（按到達(dá)次序C 、D 、B 、E 、A) ，在忽略進(jìn)程切換時(shí)間的前提下，計(jì)算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。(對(duì)l）每個(gè)作業(yè)獲得相同的2 分鐘長(zhǎng)的時(shí)間片；對(duì)2）到4）采用單道運(yùn)行，直到結(jié)束。）答：( l ) FCFS 調(diào)度算法 ( 2 ）優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法( 3 ）時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法按次序ABCDEBCDECDEDEE 輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。( 4 ) SJF調(diào)度算法 11、 有5 個(gè)批處理作業(yè)A 到E 均已到達(dá)計(jì)算中心，其運(yùn)行時(shí)間分別10 、6 、2 、4 和8 分鐘；各自的優(yōu)先級(jí)分別被規(guī)定為3 、5 、2 、1 和4 ，這里5 為最高級(jí)。若不考慮系統(tǒng)切換開(kāi)銷(xiāo)，計(jì)算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。（1) FCFs （按A 、B 、C 、D 、E ) ; (2) 優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，(3）時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法（每個(gè)作業(yè)獲得相同的2 分鐘長(zhǎng)的時(shí)間片）。答：( 1 ) FCFS 調(diào)度算法 ( 2 ）優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法( 3 ）時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法 按次序ABCDEABDEABEAEA 輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。 作業(yè) 執(zhí)行時(shí)間 等待時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 ABCDE 10 6 2 48 20l64 l220 302261628 33 .6634 3. 5 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 T = ( 30 + 22 + 6 + 16 + 28 ) / 5 = 20.4W = ( 3 + 3.66 + 3 +4 + 3.5 ) / 5 = 3.43 12 (l）假定一個(gè)處理器正在執(zhí)行兩道作業(yè)，一道以計(jì)算為主，另一道以輸入輸出為主，你將怎樣賦予它們占有處理器的優(yōu)先級(jí)？為什么？(2）假定一個(gè)處理器正在執(zhí)行三道作業(yè)，一道以計(jì)算為主，第二道以輸入輸出為主，第三道為計(jì)算與輸入輸出均勻。應(yīng)該如何賦予它們占有處理器的優(yōu)先級(jí)使得系統(tǒng)效率較高？答：處理器調(diào)度算法會(huì)考慮以下因素：作業(yè)響應(yīng)時(shí)間要求；讓CPU 盡量和外圍設(shè)備并行工作；限制一個(gè)計(jì)算進(jìn)程長(zhǎng)時(shí)間霸占處理器。因而，( 1 ) FO 為主作業(yè)優(yōu)先級(jí)高。（2 ) 輸入輸出為主作業(yè)優(yōu)先級(jí)最高，輸入輸出均勻的作業(yè)其次，而計(jì)算為主作業(yè)的優(yōu)先級(jí)最低。 13 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，它使用硬件而不是中斷來(lái)完成進(jìn)程切換，則CPU 需要哪些信息？請(qǐng)描述用硬件完成進(jìn)程切換的工作過(guò)程。 答：該計(jì)算機(jī)有一個(gè)專(zhuān)用硬件寄存器，它始終存放指向當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的PCB 的指針。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生了一個(gè)事件，如FO 結(jié)束事件，CPU 便可把運(yùn)行進(jìn)程的上下文保存到專(zhuān)用硬件寄存器指針指向的PCB 中保護(hù)起來(lái)，然后，CPU 轉(zhuǎn)向中斷向量表，找到設(shè)備中斷處理程序入口，讓專(zhuān)用硬件寄存器指針指向（設(shè)備）中斷服務(wù)例程，于是，便可啟動(dòng)中斷服務(wù)例程工作。 14 設(shè)計(jì)一條機(jī)器指令和一種與信號(hào)量機(jī)制不同的算法，使得并發(fā)進(jìn)程對(duì)共享變量的使用不會(huì)出現(xiàn)與時(shí)間有關(guān)的錯(cuò)誤。解：( l ）設(shè)計(jì)機(jī)器指令。設(shè)計(jì)一條如下的”測(cè)試、比較和交換”三地址指令，提供了一種硬件互斥解決方案： TC&S R1R3B2D2該指令的功能如下：l ) C 為一個(gè)共享變量，由地址2 、即變址（B2 ) + D2 給出， （2 ）（Rl ）與（C ）比較， （3 ）如果（Rl ) = ( C ）則（R3）C ，并置條件碼為00 , 如果（R1 ）（c ）則（C )Rl ，并置條件碼為01 . ( 2 ）編寫(xiě)進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn)共享變量的程序。對(duì)每個(gè)訪(fǎng)問(wèn)共享變量C 的進(jìn)程，編寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)共享變量的程序段為： 陸界區(qū)程序 說(shuō)明 ( C ）Rl ;loop2 : ( R1 ) R3 ; Add /decrease R3 ;TC & S ;R( condition = 01 ) loop2 ; 共享變量C 的值保護(hù)到RI 中。 Rl 的值傳送到R3 中，進(jìn)程修改共享變量時(shí)，先對(duì)R3 操作（不是直接操作C ）。 R3 加1 減1 ，進(jìn)程歸還申請(qǐng)由共享變量C 代表的共享資源（假定每次一個(gè)）。 執(zhí)行”測(cè)試、比較和交換”指令。 條件碼01 ，轉(zhuǎn)向循環(huán)loop2 ；否則離開(kāi)臨界區(qū)。 ( 3 ）程序執(zhí)行說(shuō)明。此解與互斥使用共享變量的思路絕然不同，并發(fā)運(yùn)行的進(jìn)程可不互斥地訪(fǎng)問(wèn)它們的共享變量。此方案認(rèn)為造成共享變量C 值錯(cuò)誤的原因在于：一個(gè)進(jìn)程（Pl ）在改變C 值的過(guò)程中，另一個(gè)進(jìn)程伊2 ）插進(jìn)來(lái)也改變了C 的值，而本進(jìn)程（Pl）卻不知道，造成了c 值結(jié)果不正確。如果有辦法使本進(jìn)程口1 ）能知道C 值是否改變，改變的話(huà)在繼承改變了的C 值的基礎(chǔ)上，再作自己的改變操作，則就不會(huì)導(dǎo)致共享變量C 值的錯(cuò)誤。為此，本解決方案中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程l）準(zhǔn)備改變C 值時(shí)，先把C 的值保護(hù)在Rl 中，然后，通過(guò)R3 來(lái)改變共享變量C 的值。當(dāng)要把新的值（即R3 內(nèi)的值）送C之前，先要判斷一下在本進(jìn)程（P1 ）工作期間是否有別的進(jìn)程口2 ）插進(jìn)來(lái)也改變了C 的值（并發(fā)進(jìn)程P1 、P2 的執(zhí)行完全會(huì)造成這種情況），方法是：將扭1 ）中被保護(hù)的C 的原來(lái)值，與C 的當(dāng)前值比較，若相等，說(shuō)明C 值未被改變過(guò)，則將本進(jìn)程（Pl ）修改過(guò)的新值送C （即（R3 ) 一C ) ；若不相等，說(shuō)明C 值在工作期間被改變過(guò)，則應(yīng)該繼承C 的新值（即（C ）一Rl ）并且返回到loop2 處重新對(duì)C值計(jì)數(shù)，以此保證C值的最終結(jié)果的正確性。這里提及”進(jìn)程工作期間”指的是一個(gè)進(jìn)程從開(kāi)始至結(jié)束對(duì)共享變量C 值的操作的這段時(shí)間，也就是執(zhí)行進(jìn)程， I 晦界區(qū)”這段程序的時(shí)間。此外，在進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)之前，應(yīng)等待直到C 為非。（即有資源可用）為止。( 4 ）舉例。假定系統(tǒng)中有靜態(tài)分配資源磁帶機(jī)共3 臺(tái)，被N 個(gè)進(jìn)程共享，由共享變量C 來(lái)代表可用磁帶機(jī)臺(tái)數(shù)，其初值為3 ?，F(xiàn)有并發(fā)進(jìn)程P1 和P2 均申請(qǐng)使用磁帶機(jī)，執(zhí)行臨界區(qū)程序。進(jìn)程Pl 執(zhí)行臨界區(qū)程序( C ）R1 ；因（C）=3 ，故（R1) = 3 。 loop2: ( Rl ）R3 因（R1 ) = 3 ，故（R3 ）當(dāng)前也3 。 decrease R3 ：申請(qǐng)使用磁帶機(jī)，做減1 操作，故（R3 ）=2. TC & S 執(zhí)行”測(cè)試、比較和交換，, TC & S 指令。如果R1=（C ）則（R3 ）C，即（C）=2 ，并置條件碼為”00 , 跳出臨界區(qū)程序，去使用磁帶機(jī)。如果(Rl ) (C) ，例如，( C ）=2 ，說(shuō)明進(jìn)程P2 搶先申請(qǐng)了磁帶機(jī)，所以，C 與保護(hù)在R1 中的值不一樣了（C 的值必 小于Rl 的值），應(yīng)以C 的當(dāng)前值為準(zhǔn)，執(zhí)行（C ) Rl ( R1 此時(shí)變?yōu)? ) ，并置條件碼為”01 ，轉(zhuǎn)向foopZ 。于是伍1 ) = 2 , 跟著（R3 卜2 。接著卿）減1 后應(yīng)l 了。再執(zhí)行TC & S 時(shí)，由于伍1 卜（C ) = 2 ，會(huì)使C 變?yōu)? 。 r ( conditio 二01 ) loop2 ; 巧單道批處理系統(tǒng)中，下列三個(gè)作業(yè)采用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法和最高響應(yīng)比優(yōu)先算法進(jìn)行調(diào)度，哪一種算法性能較好？請(qǐng)完成下表： 作業(yè) 提交時(shí)間 運(yùn)行時(shí)間 開(kāi)始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 12310 : 0010 : 1010 : 252 : 001 : 000 : 25平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間=平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W =答： 可見(jiàn)HRRF 比FIFO 要好 16 若有如表所示四個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，分別計(jì)算在FCFS 、S 開(kāi)和HRR 衛(wèi)算法下的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間與帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（時(shí)間以十進(jìn)制表示） 答： 17 Kleinrock 提出一種動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)算法：進(jìn)程在就緒隊(duì)列等待時(shí)，其優(yōu)先權(quán)以速率a變化；當(dāng)進(jìn)程在處理器上運(yùn)行，時(shí)其優(yōu)先權(quán)以速率p 變化。給參數(shù)a,b 賦以不同值可得到不同算法。（l ）若abc是什么算法？( 2 ）若abc是什么算法 答：( l ）是先進(jìn)先出算法。因?yàn)樵诰途w隊(duì)列中的進(jìn)程比在CPU 上運(yùn)行的進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)提高得快，故進(jìn)程切換時(shí)，先進(jìn)入就緒隊(duì)列的進(jìn)程優(yōu)先權(quán)就越高。( 2 ）是后進(jìn)先出算法。因?yàn)樵诰途w隊(duì)列中的進(jìn)程比在CPU 上運(yùn)行的進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)下降得快，故后進(jìn)入就緒隊(duì)列的進(jìn)程此先進(jìn)入的進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)高。 18 有一個(gè)四道作業(yè)的操作系統(tǒng)，若在一段時(shí)間內(nèi)先后到達(dá)6 個(gè)作業(yè)，它們的提交和估計(jì)運(yùn)行時(shí)間由下表給出： 系統(tǒng)采用SJF 調(diào)度算法，作業(yè)被調(diào)度進(jìn)入系統(tǒng)后中途不會(huì)退出，但作業(yè)運(yùn)行時(shí)可被更短作業(yè)搶占。（l ）分別給出6 個(gè)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間序列、即開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間、作業(yè)完成時(shí)間、作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。（2 ）計(jì)算平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。答 說(shuō)明：( 1 ) J2 到達(dá)時(shí)搶占J1 ; J3 到達(dá)時(shí)搶占J2 。 ( 2 ）但J4 到達(dá)時(shí)，因不滿(mǎn)足SJF ，故J4 不能被運(yùn)行，J3 繼續(xù)執(zhí)行5 分鐘。 ( 3 ）由于是4 道的作業(yè)系統(tǒng)，故后面作業(yè)不能進(jìn)入主存而在后備隊(duì)列等待，直到有作業(yè)結(jié)束。 ( 4 ）根據(jù)進(jìn)程調(diào)度可搶占原則，J3 第一個(gè)做完。而這時(shí)J5 、J6 均己進(jìn)入后備隊(duì)列，而J5 可進(jìn)入主存。 ( 5 ）因J5 最短，故它第二個(gè)完成。這時(shí)J6 方可進(jìn)入主存。因J6 最短，故它第三個(gè)完成。 ( 6 ）然后是：J4 、J2和J1 ( 7 ) T =( 155 + 95 + 20 + 55 + 15 + 20 ) / 6 = 60 19、有一個(gè)具有兩道作業(yè)的批處理系統(tǒng)，作業(yè)調(diào)度采用短作業(yè)優(yōu)先的調(diào)度算法，進(jìn)程調(diào)度采用以?xún)?yōu)先數(shù)為基礎(chǔ)的搶占式調(diào)度算法，在下表所示的作業(yè)序列，作業(yè)優(yōu)先數(shù)即為進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，優(yōu)先數(shù)越小優(yōu)先級(jí)越高。( 1 ）列出所有作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間及結(jié)束時(shí)間。( 2 ）計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。答：每個(gè)作業(yè)運(yùn)行將經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段：作業(yè)調(diào)度（SJF 算法）和進(jìn)程調(diào)度（優(yōu)先數(shù)搶占式）。另外，批處理最多容納2 道作業(yè)，更多的作業(yè)將在后備隊(duì)列等待。( l ) 10 : 00 ，作業(yè)A 到達(dá)并投入運(yùn)行。 ( 3 ) 10 : 2O ，作業(yè)B 到達(dá)且優(yōu)先權(quán)高于作業(yè)A ，故作業(yè)B 投入運(yùn)行而作業(yè)A 在就緒隊(duì)列等待。 ( 4 ) 10 : 30 ，作業(yè)C 到達(dá)，因內(nèi)存中已有兩道作業(yè)，故作業(yè)C 進(jìn)入作業(yè)后備隊(duì)列等待。 ( 5 ) 10 : 50 ，作業(yè)B 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)D 到達(dá)，按SJF 短作業(yè)優(yōu)先算法，作業(yè)D 被裝入內(nèi)存進(jìn)入就緒隊(duì)列。而由于作業(yè)A 的優(yōu)先級(jí)高于作業(yè)D ，故作業(yè)A 投入運(yùn)行 ( 6 ) 11 : 10 ，作業(yè)A 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)C 被調(diào)入內(nèi)存，具作業(yè)c 的優(yōu)先級(jí)高于作業(yè)D , 故作業(yè)C 投入運(yùn)行。 ( 7 ) 12 : 00 ，作業(yè)c 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)D 投入運(yùn)行。 ( 8 ) 12 : 20 ，作業(yè)D 運(yùn)行結(jié)束。 各作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為：作業(yè)A 70 ，作業(yè)B 30 ，作業(yè)C 90 ，作業(yè)D 90 。平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為70 分鐘。 20 、某多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)供用戶(hù)使用的主存為100K ，磁帶機(jī)2 臺(tái)，打印機(jī)1 臺(tái)。采用可變分區(qū)內(nèi)存管理，采用靜態(tài)方式分配外圍設(shè)備，忽略用戶(hù)作業(yè)FO 時(shí)間?，F(xiàn)有作業(yè)序列如下： 作業(yè)調(diào)度采用FCFS 策略，優(yōu)先分配主存低地址區(qū)且不準(zhǔn)移動(dòng)已在主存的作業(yè)，在主存中的各作業(yè)平分CPU 時(shí)間現(xiàn)求：( l ）作業(yè)被調(diào)度的先后次序？( 2 ）全部作業(yè)運(yùn)行結(jié)束的時(shí)間？( 3 ）作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為多少？( 4 ）最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為多少？ 答：( l ）作業(yè)調(diào)度選擇的作業(yè)次序?yàn)椋鹤鳂I(yè)1 、作業(yè)3 、作業(yè)4 、作業(yè)2 和作業(yè)5 . ( 2 ）全部作業(yè)運(yùn)行結(jié)束的時(shí)間9 : 30 。 ( 3 ）周轉(zhuǎn)時(shí)間：作業(yè)1 為30 分鐘、作業(yè)2 為55 分鐘、作業(yè)3 為40 分鐘、作業(yè)4 為40 分鐘和作業(yè)5 為55 分鐘。 ( 4 ）平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間44 分鐘。 ( 5 )最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為55 分鐘。 分析：本題綜合測(cè)試了作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、及對(duì)外設(shè)的競(jìng)爭(zhēng)、主存的競(jìng)爭(zhēng)。8 : oo 作業(yè)1 到達(dá)，占有資源并調(diào)入主存運(yùn)行。 8 : 20 作業(yè)2 和3 同時(shí)到達(dá)，但作業(yè)2 因分不到打印機(jī)，只能在后備隊(duì)列等待。作業(yè)3 資源滿(mǎn)足，可進(jìn)主存運(yùn)行，并與作業(yè)1 平分CPU 時(shí)間。 8 : 30 作業(yè)1 在8 : 30 結(jié)束，釋放磁帶與打印機(jī)。但作業(yè)2 仍不能執(zhí)行，因不能移動(dòng)而沒(méi)有30KB 的空閑區(qū)，繼續(xù)等待。作業(yè)4 在8 : 30 到達(dá)，并進(jìn)入主存執(zhí)行，與作業(yè)3 分享CPU8 : 35 作業(yè)5 到達(dá)，因分不到磁帶/打印機(jī)，只能在后備隊(duì)列等待。 9 : 00 作業(yè)3 運(yùn)行結(jié)束，釋放磁帶機(jī)。此時(shí)作業(yè)2 的主存及打印機(jī)均可滿(mǎn)足，投入運(yùn)行。作業(yè)5 到達(dá)時(shí)間晚，只能等待。 9 : 10 作業(yè)4 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)5 因分不到打印機(jī)，只能在后備隊(duì)列繼續(xù)等待。 9：15巧作業(yè)2 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)5 投入運(yùn)行。 9 : 30 作業(yè)全部執(zhí)行結(jié)束。 21、某多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用可變分區(qū)內(nèi)存管理，供用戶(hù)使用的主存為200K ，磁帶機(jī)5 臺(tái)。采用靜態(tài)方式分配外圍設(shè)備，且不能移動(dòng)在主存中的作業(yè)，忽略用戶(hù)作業(yè)I/O時(shí)間。現(xiàn)有作業(yè)序列如下：現(xiàn)求：( l ) FIFO 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間？( 2 ) SJF 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間？（進(jìn)程調(diào)度也采用FCFS ) 答：( 1 ) FIFO 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序?yàn)椋篈 、B 、D 、C 和E 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為63分鐘 ( 2 ) SJF 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序?yàn)椋篈 、B 、D 、E 和C 。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為58分鐘 詳細(xì)說(shuō)明：1 先來(lái)先服務(wù)算法。說(shuō)明：( 1 ) 8 : 30 作業(yè)A 到達(dá)并投入運(yùn)行。注意它所占用的資源。( 2 ) 8 : 50 作業(yè)B 到達(dá)，資源滿(mǎn)足進(jìn)主存就緒隊(duì)列等CPu 。( 3 ) 9 : 00 作業(yè)C 到達(dá)，主存和磁帶機(jī)均不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊(duì)列等待。( 4 ) 9 : 05 作業(yè)D 到達(dá)，磁帶機(jī)不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊(duì)列等待。后備作業(yè)隊(duì)列有C 、D 。( 5 ) 9 : 10 作業(yè)A 運(yùn)行結(jié)束，歸還資源磁帶，但注意主存不能移動(dòng)（即不能緊縮）。作業(yè)B 投入運(yùn)行。作業(yè)C 仍因主存不夠而等在后備隊(duì)列。這時(shí)作業(yè)E 也到達(dá)了，。也由于主存不夠進(jìn)入后備作業(yè)隊(duì)列。此時(shí)作業(yè)D 因資源滿(mǎn)足（主存磁帶均滿(mǎn)足），進(jìn)主存就緒隊(duì)列等待。后備作業(yè)隊(duì)列還有C 、E 。( 6 ) 9 : 35 作業(yè)B 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)D 投入運(yùn)行。這時(shí)作業(yè)C 因資源滿(mǎn)足而調(diào)入主存進(jìn)就緒隊(duì)列等CPU 。而作業(yè)E 因磁帶機(jī)不夠繼續(xù)在后備作業(yè)隊(duì)列等待。( 7 ) 9 : 55 作業(yè)D 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)C 投入運(yùn)行。這時(shí)作業(yè)E 因資源滿(mǎn)足而調(diào)入主存進(jìn)就緒隊(duì)列等CPU 。( 8 ) 10 : 30 作業(yè)C 運(yùn)行結(jié)束，、作業(yè)E 投入運(yùn)行。( 9 ) 10 : 40 作業(yè)E 運(yùn)行結(jié)束。2 短作業(yè)優(yōu)先算法。說(shuō)明：( 1 ) 8 : 30 作業(yè)A 到達(dá)并投入運(yùn)行。注意它所占用的資源。 ( 2 ) 8 : 50 作業(yè)B 到達(dá)，資源滿(mǎn)足進(jìn)主存就緒隊(duì)列等CPU 。 ( 3 ) 9 : 00 作業(yè)C 到達(dá)，主存和磁帶機(jī)均不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊(duì)列等待。 ( 4 ) 9 : 05 作業(yè)D 到達(dá)，磁帶機(jī)不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊(duì)列等待。后備作業(yè)隊(duì)列有C 、D . ( 5 ) 9 : 10 作業(yè)A 運(yùn)行結(jié)束，歸還資源磁帶，但注意主存不能移動(dòng)（即不能緊縮）。作業(yè)B 投入運(yùn)行。作業(yè)C 仍因主存不夠而等在后備隊(duì)列。這時(shí)作業(yè)E 也到達(dá)了，雖然該作業(yè)最短，也由于主存不夠進(jìn)入后備作業(yè)隊(duì)列此時(shí)作業(yè)D 因資源滿(mǎn)足（主存磁帶均滿(mǎn)腳，進(jìn)主存就緒隊(duì)列等待。后備作業(yè)隊(duì)列還有C 、E 。 ( 6 ) 9 : 35 作業(yè)B 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)D 投入運(yùn)行。這時(shí)作業(yè)C 和E 資源均滿(mǎn)足，但按SJF 應(yīng)把作業(yè)E 調(diào)入主存進(jìn)就緒隊(duì)列等CPU 。而作業(yè)C 因磁帶機(jī)不夠繼續(xù)在后備作業(yè)隊(duì)列等待。 ( 7 ) 9 : 55 作業(yè)D 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)C 調(diào)入主存進(jìn)就緒隊(duì)列等CPU .( 8 ) 10 : 05 作業(yè)E 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)C 投入運(yùn)行 ( 9 ) 10 : 40 作業(yè)C 運(yùn)行結(jié)束。上題中，若允許移動(dòng)己在主存中的作業(yè)，其他條件不變，現(xiàn)求：( l ) FIFO 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間？( 2 ) SJF 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間？答：FIFO 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序?yàn)椋篠JF 算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序?yàn)椋海╨ ) A 、B 、D 、E 和C。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為58 分鐘。( 2 ) A 、B 、E 、D 和C。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為56 分鐘。與上題類(lèi)同，詳細(xì)說(shuō)明略。 23、設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)程定時(shí)喚醒隊(duì)列和定時(shí)喚醒處理程序：( l ）說(shuō)明一個(gè)等待喚醒進(jìn)程入隊(duì)v 的過(guò)程。（2 ）說(shuō)明時(shí)鐘中斷時(shí)，定時(shí)喚醒處理程序的處理過(guò)程。（3 ）現(xiàn)有進(jìn)程P1 要求20 秒后運(yùn)行，經(jīng)過(guò)40 秒后再次運(yùn)行；PZ 要求25 秒后運(yùn)行；P3 要求35 秒后運(yùn)行，經(jīng)過(guò)35 秒后再次運(yùn)行；P4 要求60 秒后運(yùn)行。試建立相應(yīng)的進(jìn)程定時(shí)喚醒隊(duì)列。答：組織如下的定時(shí)喚醒隊(duì)列 。( l ）當(dāng)一個(gè)需定時(shí)喚醒的進(jìn)程要入隊(duì)時(shí)，根據(jù)它要喚醒的時(shí)間，被扦入隊(duì)列的適當(dāng)位置，注意，喚醒時(shí)間按增量方式存放。( 2 ）每當(dāng)時(shí)鐘中斷時(shí)，時(shí)鐘中斷例程判別把隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程的時(shí)間量減1 ，直到該值為時(shí)喚醒進(jìn)程工作。同時(shí)隊(duì)列中下一個(gè)進(jìn)程成為隊(duì)列頭。24、一個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)有4 個(gè)周期性事件，周期分別為50 、100 、300 和250ms 。若假設(shè)其處理分別需要35 、20 、10 和X ms，則該系統(tǒng)可調(diào)度允許的X值最大為多少？實(shí)時(shí)任務(wù)可調(diào)度應(yīng)滿(mǎn)足： 35 / 50 +20/100 + 10/300 +X/250l X250(l-28/30) = 2500.067 = 16.75ms首頁(yè)入門(mén)學(xué)習(xí)程序員計(jì)算機(jī)考研計(jì)算機(jī)電子書(shū)下載硬件知識(shí)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)專(zhuān)業(yè)課程答案下載視頻教程下載第三章作者：佚名 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)1、 有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程：R 負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備讀入信息塊，M 負(fù)責(zé)對(duì)信息塊加工處理；P 負(fù)責(zé)打印輸出信息塊。今提供； l ）一個(gè)緩沖區(qū)，可放置K 個(gè)信息塊； 2 ）二個(gè)緩沖區(qū)，每個(gè)可放置K 個(gè)信息塊； 試用信號(hào)量和P 、V 操作寫(xiě)出三個(gè)進(jìn)程正確工作的流程。答：1 ) var B : array 0 , k-1 of item ; sread : semaPhore : = k ; smanage : semaPhore : = 0 ; swrite : semaphore : = 0 ; rptr : integer : = O ; mptr : integer : = O ; wptr ：integer : = 0 ; x : itemcobegin process reader ; process manager ; process writer ; begin begin begin LI : read a message intox ; L2 : P ( smanage ) ; L3 : P ( swnte ) ;P ( sread ) ; x:=Bmptr; x:=Bswrite;Brptr:=x; mptr:=(mptr+1) mod k; wptr:=(wptr+1) mod k;Rptr:=(rptr+1) mod k; manage the message in x; V(sread);V(smanage); Bmptr:=x; print the message in x;Goto L1; V(swrite); goto L3;End; goto L2; end;End;coend2 ) var A , B :array 0 , k -l of item ; sPut1 : semaphore:=k; SPut2: semaPhore:=k; sget1 : semaPhore : = 0 ; sget2 : semaphore : = 0 ; put1 ：integer ：=O ; put2：integer : = 0 ; get1 ：integer ：=O ; get2 : integer : = O ; cobegin process reader ; processn manager; process Writer ; begin begin begin Ll : read a message into x ; L2 : P ( sgetl ) ; L3 : P ( sgetZ ) ; P ( SPut1 ) ; x : = A get1 ; x : = B get2; A put1:=x ; get1 ：(get1+1 ) mod k ; get2:=（get2 + l ) mod k ;Put1:=(put1+1) mod k; V(sput1); V(sput2);V(sget1); manage the message into x; print the message in x;Goto L1; P(sput2); goto L3;Put2:=(put2+1) mod k;V(sget2);Goto L2;End;Coend2 設(shè)有n 個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)互斥段，如果：( 1 ）每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段；( 2 ）每次最多允許m 個(gè)進(jìn)程（m 簇n ）同時(shí)進(jìn)入互斥段。試問(wèn)：所采用的信號(hào)量初值是否相同？信號(hào)量值的變化范圍如何？答：所采用的互斥信號(hào)量初值不同。1 ）互斥信號(hào)量初值為1 ，變化范圍為-nl , 1 。當(dāng)沒(méi)有進(jìn)程進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為1 ；當(dāng)有1 個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段但沒(méi)有進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為O ；當(dāng)有1 個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段且有一個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為-1 ；最多可能有n -1 個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段，故此時(shí)信號(hào)量的值應(yīng)為-（n - 1 ）也就是-n+1 。 2 ）互斥信號(hào)量初值為m ，變化范圍為-nm , m 。當(dāng)沒(méi)有進(jìn)程進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為m ；當(dāng)有1 個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段但沒(méi)有進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為m - 1 ：當(dāng)有m 個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段且沒(méi)有一個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為0 ：當(dāng)有m 個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段且有一個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段時(shí)，信號(hào)量值為一l ；最多可能有n - m 個(gè)進(jìn)程等待進(jìn)入互斥段，故此時(shí)信號(hào)量的值應(yīng)為-(n-m)也就是-n+m.3 有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的進(jìn)程P1和P2，各自執(zhí)行的操作如下，信號(hào)量S1和S2初值均為0。試問(wèn)Pl 、P2 并發(fā)執(zhí)行后，x 、y 、z 的值各為多少？ P1: P2:Begin beginY:=1; x:=1;Y:=y+3; x:=x+5;V(S1); P(S1);Z:=Y+1; X:X+Y;P(s2); V(S2);Y:=z+y; z:=z+x;End end答：現(xiàn)對(duì)進(jìn)程語(yǔ)句進(jìn)行編號(hào)，以方便描述P1 : P2 :begin begin y : = 1 ； x :=1 ; y :=y+3 ； x ：x+5 ; V(S1); P(S1); Z:Y+1 ； x ：XY ;P(s2); V(S2);Y:=z+y; z：=Z+X；End end 、 、 和 是不相交語(yǔ)句，可以任何次序交錯(cuò)執(zhí)行，而結(jié)果是唯一的。接著無(wú)論系統(tǒng)如何調(diào)度進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行到語(yǔ)句 時(shí)，可以得到x = 10 , y = 4 。按Bernstein 條件，語(yǔ)句 的執(zhí)行結(jié)果不受語(yǔ)句 的影響，故語(yǔ)句 執(zhí)行后得到z = 5 。最后，語(yǔ)句 和 并發(fā)執(zhí)行，這時(shí)得到了兩種結(jié)果為：語(yǔ)句 先執(zhí)行：x =10 , y =9 , z= 150 語(yǔ)句 先執(zhí)行：x =10 , y =19 , z =15此外，還有第三種情況，語(yǔ)句 被推遲，直至語(yǔ)句 后再執(zhí)行，于是依次執(zhí)行以下三個(gè)語(yǔ)句：7 ：二z + X : z : = y + 1 ; y : Z十y ; 這時(shí)z 的值只可能是y 1=5 ，故y =ZY=5 + 4=9，而x = 10 。第三種情況為：x = 10 ，Y=9 , Z = 5 。4 有一閱覽室，讀者進(jìn)入時(shí)必須先在一張登記表上登記，該表為每一座位列出一個(gè)表目，包括座號(hào)、姓名，讀者離開(kāi)時(shí)要注銷(xiāo)登記信息；假如閱覽室共有100 個(gè)座位。試用：l ）信號(hào)量和P 、V 操作；2 ）管程，來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)進(jìn)程的同步算法。答：1 ）使用信號(hào)量和P 、v 操作：var name ：array l 100of A ; A = record number ：integer ; name：string ; end for i : = 1 to 100 do A i .number ：i；A i .name :null; mutex , seatcount : semaphore ; i : integer ；mutex : = l ; seatcount : = 100 ; cobegin process readeri ( var readename：string ) （i=1 , 2 ) P ( seatcount ) ; P （mutex ) ; for i : = 1 to 100 do i+if A i .namenull then A i .name：readername； reader get the seat number=i；/*AI.numberV ( mutex ) 進(jìn)入閱覽室，座位號(hào)i ，座下讀書(shū)；P ( mutex ) ; Ainame：null ; V （mutex ) ; V(seatcount);離開(kāi)閱覽室； coend2 ）使用管程操作：TYPE readbook=monitor VAR R: condition ; I,seatcount ：integer;name：array l:100 of string ; DEFINE rcadercome, readerleave ; USE check , wait , signal , release ; Procedure readercome ( readername ) begin check ( IM ) ; if seatcount100 wait ( R,IM ) seatcount : = seatcount + 1 ; for i=1 to 100 do i+if namei =null then namei:= readername; get the seat number = i ; release ( IM ) ; end procedure readerleave ( readername ) begin check ( IM ) ; seatcount-; for i = 1 to 1 00 do i+if namei readername then namei:null;release ( IM ) ; end begin seatcount : = 1OO ; name:null ; end cobegin process readeri ( i = 1 , 2 ）begin readercome ( readername）; read the book ; readerleave ( readername）; leave the readroom;end coend.5. 在一個(gè)盒子里，混裝了數(shù)量相等的黑白圍棋子 現(xiàn)在用自動(dòng)分揀系統(tǒng)把黑子、白子分開(kāi)，設(shè)分揀系統(tǒng)有二個(gè)進(jìn)程P1 和P2 ，其中P1 揀白子；P2 揀黑子。規(guī)定每個(gè)進(jìn)程每次揀一子；當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在揀時(shí)，不允許另一個(gè)進(jìn)程去揀；當(dāng)一個(gè)進(jìn)程揀了一子時(shí)，必須讓另一個(gè)進(jìn)程去揀試寫(xiě)出兩進(jìn)程P1 和P2 能并發(fā)正確執(zhí)行的程序。答1 ：實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)進(jìn)程的同步問(wèn)題，設(shè)信號(hào)量s1 和s2 分別表示可揀白子和黑子，不失一般性，若令先揀白子。var S1 , S2 : semaphore; S1 : = l; S2 ：=0;cobegin process P1 begin repeat P( S1 ) ; 揀白子V ( S2 ) ; until false ; end process P2 begin repeat P ( S2 ) ; 揀黑子V (S1 ) ; until false ; end coend . 答2 : TYPE pickup-chess = MONITOR VAR flag : boolean ; S-black , s-white : codition ;DEFINE pickup-black , pickup-white ;USE wait,signal , check , release ; procedure pickup-black ; begin check(IM ) ; if flag then wait(s-black,IM ) ;flag : true;pickup a black;signal(S-white,IM); release ( IM ) ; end procedure pickup-white ; begin check ( IM ) ; if not flag then wait(S-white,IM );flag :=false ; pickup a white ; signal ( S-black,IM ) ; release ( IM ) ; end begin flag:=true ; end main ( ) cobegin process -B ( ) ; process -W ( ) ; coend process-B ( ) begin pickup-chess.pickup-black ( ) ;other ; end process-W ( ) begin pickup-chess.pickup-white( ) ;other ; end 6 管程的同步機(jī)制使用條件變量和wait 及signal ，嘗試為管程設(shè)計(jì)一種僅僅使用一個(gè)原語(yǔ)操作的同步機(jī)制。答：可以采用形如waituntil 條件表達(dá)式的同步原語(yǔ)。如waituntil ( numbersum + number K ) 表示進(jìn)程由于條件不滿(mǎn)足而應(yīng)等待，當(dāng)進(jìn)程號(hào)累加和小于K 時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)喚醒該進(jìn)程工作7 設(shè)公共汽車(chē)上，司機(jī)和售票員的活動(dòng)分別如下：司機(jī)的活動(dòng)：?jiǎn)?dòng)車(chē)輛：正常行車(chē)；到站停車(chē)。售票員的活動(dòng)：關(guān)車(chē)門(mén)；售票；開(kāi)車(chē)門(mén)。在汽車(chē)不斷地到站、停車(chē)、行駛過(guò)程中，這兩個(gè)活動(dòng)有什么同步關(guān)系？用信號(hào)量和P 、V 操作實(shí)現(xiàn)它們的同步。答：在汽車(chē)行駛過(guò)程中，司機(jī)活動(dòng)與售票員活動(dòng)之間的同步關(guān)系為：售票員關(guān)車(chē)門(mén)后，向司機(jī)發(fā)開(kāi)車(chē)信號(hào)，司機(jī)接到開(kāi)車(chē)信號(hào)后啟動(dòng)車(chē)輛，在汽車(chē)正常行駛過(guò)程中售票員售票，到站時(shí)司機(jī)停車(chē)，售票員在車(chē)停后開(kāi)門(mén)讓乘客上下車(chē)。因此，司機(jī)啟動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)作必須與售票員關(guān)車(chē)門(mén)的動(dòng)作取得同步；售票員開(kāi)車(chē)門(mén)的動(dòng)作也必須與司機(jī)停車(chē)取得同步。應(yīng)設(shè)置兩個(gè)信號(hào)量：S1 、S2 ;S1 表示是否允許司機(jī)啟動(dòng)汽車(chē)（其初值為0 ) ;S2 表示是否允許售票員開(kāi)門(mén)（其初值為0 ）。用P 、v 原語(yǔ)描述如下：var S1 , S2 : semaphore ; S1=0；S2=0；cobegin driver ( ) ; busman ( ) ; coend driver ( ) begin while ( 1 ) P ( S1 )啟動(dòng)車(chē)輛；正常行車(chē)；到站停車(chē)； V ( S2 ) ; end busman ( ) begin while ( 1 ) 關(guān)車(chē)門(mén)； V ( 51 ) 售票;P ( S2 ) 開(kāi)車(chē)門(mén)； 上下乘客； end 8、一個(gè)快餐廳有4 類(lèi)職員：( l ）領(lǐng)班：接受顧客點(diǎn)菜；( 2 ）廚師：準(zhǔn)備顧客的飯菜；( 3 ) 包工：將做好的飯菜打包；( 4 ）出納員：收款并提交食品。每個(gè)職員可被看作一個(gè)進(jìn)程，試用一種同步機(jī)制寫(xiě)出能讓四類(lèi)職員正確并發(fā)運(yùn)行的程序。答：典型的進(jìn)程同步問(wèn)題，可設(shè)四個(gè)信號(hào)量51 、S2 、S3 和S4 來(lái)協(xié)調(diào)進(jìn)程工作。var S1 , S2 ,S3 ,