公務(wù)員-計(jì)算機(jī)類 操作系統(tǒng)總復(fù)習(xí)及相關(guān)習(xí)題.doc

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唯一途徑。 11 特權(quán)指令 指指令系統(tǒng)中這樣一些指令， 如啟動(dòng)設(shè)備指令、 設(shè)置時(shí)鐘指令、 中斷屏蔽指令和清內(nèi)存指令， 這些指令只能由操作系統(tǒng)使用。 12 命令解釋程序 其主要功能是接收用戶輸入的命令，然后予以解釋并且執(zhí)行。 13 脫機(jī) I/O 是指輸入/輸出工作不受主機(jī)直接控制，而由衛(wèi)星機(jī)專門負(fù)責(zé)完成 I/O，主機(jī)專門完成快速計(jì) 算任務(wù)，從而二者可以并行操作。 14 聯(lián)機(jī) I/O 是指作業(yè)的輸入、調(diào)入內(nèi)存及結(jié)果輸出都在 cpu 直接控制下進(jìn)行。 15 資源共享 是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源被多個(gè)進(jìn)程所功用。例如，多個(gè)進(jìn)程同時(shí)占用內(nèi)存，從而對(duì)內(nèi)存共 享；它們并發(fā)執(zhí)行時(shí)對(duì) cpu 進(jìn)行共享；各個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過程中提出對(duì)文件的讀寫請(qǐng)求，從而 對(duì)磁盤進(jìn)行共享等等。 簡(jiǎn)答題 1 什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能是什么？ 答： 操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源， 有效地組織多道程序運(yùn)行的 系統(tǒng)軟件（或程序集合） ，是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。操作系統(tǒng)的主要功能有 5 個(gè)方面， 即存儲(chǔ)管理、處理機(jī)管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口。 2 推動(dòng)操作系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要?jiǎng)恿κ鞘裁矗?答：推動(dòng)操作系統(tǒng)發(fā)展的因素很多，主要可歸結(jié)為兩大方面：硬件技術(shù)更新和應(yīng)用需求擴(kuò)大 伴隨計(jì)算機(jī)器件的更新?lián)Q代和計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展， 促使操作系統(tǒng)的性能和結(jié)構(gòu)有了顯著 發(fā)展。 應(yīng)用需求促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了操作系統(tǒng)的不斷更新升級(jí)。 3 操作系統(tǒng)的基本特征是什么？ 答：操作系統(tǒng)的基本特征是并發(fā)、共享和不確定。并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)活動(dòng)在同一給定的 時(shí)間間隔中進(jìn)行； 共享是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源被多個(gè)進(jìn)程所共用； 不確定性是指系統(tǒng)中各 種事件發(fā)生順序的不可預(yù)測(cè)性。 4 多道程序和多重處理有何區(qū)別？ 答：多道程序是作業(yè)之間自動(dòng)調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資源，并不是真正的同時(shí)執(zhí)行多個(gè)作業(yè)； 而多重處理系統(tǒng)配置多個(gè) cpu，能真正同時(shí)執(zhí)行多道程序。要有效使用多重處理，必須采用 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)，而多道程序設(shè)計(jì)原則上不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持。 5 試說明多道程序設(shè)計(jì)和多任務(wù)系統(tǒng)之間的關(guān)系 答：多道程序設(shè)計(jì)是利用外設(shè)與 cpu 能夠并行處理的特性，在主存同時(shí)存放多個(gè)程序，使之 在系統(tǒng)中交叉地使用 cpu，從而提高系統(tǒng)資源的利用率。而多任務(wù)系統(tǒng)主要指多進(jìn)程交叉使 用 cpu。多道程序隱含了多任務(wù)處理，但多任務(wù)系統(tǒng)中不一定有多道程序。因?yàn)橐粋€(gè)程序也 可以采用多任務(wù)處理機(jī)制。 6 不同類型的操作系統(tǒng)提供不同的功能。假定有如下的應(yīng)用環(huán)境，請(qǐng)你為它們選擇適合的操 作系統(tǒng)。 （1）飛機(jī)的導(dǎo)航， （2）辦公自動(dòng)化系統(tǒng)， （3）航空訂票系統(tǒng)， （4）復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算， （5） 圖書檢索系統(tǒng) 答： （1）飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)采用硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （2）辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，應(yīng)采用分時(shí)操作系統(tǒng) （3）航空訂票系統(tǒng)，應(yīng)采用軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) （4）復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算，應(yīng)采用批處理系統(tǒng) （5）圖書檢索系統(tǒng)，應(yīng)采用軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 7 什么是批處理系統(tǒng)，它有什么特征？ 答：批處理系統(tǒng)：操作員把用戶提交的作業(yè)分類，把一批作業(yè)編成一個(gè)作業(yè)執(zhí)行序列，由專 門編制的監(jiān)督程序自動(dòng)依次處理。其主要特征是：用戶脫機(jī)使用計(jì)算機(jī)、成批處理、多道程 序運(yùn)行。 8 什么是分時(shí)系統(tǒng)，它有什么特征？ 答：分時(shí)系統(tǒng)：把處理機(jī)的運(yùn)行時(shí)間分成很短的時(shí)間片，按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式，把處理機(jī)分 配給各進(jìn)程使用。其主要特征是：交互性、多用戶同時(shí)性、獨(dú)立性。 9 什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？它有什么特征？ 答：實(shí)時(shí)系統(tǒng)：在被控對(duì)象允許時(shí)間范圍內(nèi)做出響應(yīng) 。其主要特征是：對(duì)實(shí)時(shí)信息分析處 理速度要比進(jìn)入系統(tǒng)快、要求安全可靠、資源利用率低。 10 什么是處理機(jī)的核心態(tài)和用戶態(tài)？為什么要設(shè)置這兩種不同的狀態(tài)？ 答：當(dāng)執(zhí)行操作系統(tǒng)程序時(shí)，處理機(jī)處于核心態(tài)。它有較高的特權(quán)，可以執(zhí)行所有的指令， 包括一般用戶程序中不能使用的特權(quán)指令，從而能對(duì)所有寄存器和內(nèi)存進(jìn)行訪問，啟動(dòng) i/o 操作等。 用戶程序是在用戶態(tài)下執(zhí)行，它的權(quán)限較低，只能執(zhí)行指令集中非特權(quán)指令。 分） （2 設(shè)置這兩種不同狀態(tài)的目的是為了保護(hù)操作系統(tǒng)程序（特別是其內(nèi)核部分） ，防止受到用戶 程序的損害。 11 系統(tǒng)調(diào)用與過程調(diào)用在功能及實(shí)現(xiàn)上有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 答：相同點(diǎn)：兩者都由程序代碼構(gòu)成，可直接用高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言（如 C,C+和 Perl 語言） 來編制；使用方式相同以函數(shù)調(diào)用的形式出現(xiàn)，調(diào)用時(shí)傳送參數(shù)。 不同點(diǎn)：代碼層次不同，過程調(diào)用不屬于操作系統(tǒng)的一部分，而系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng) 的一部分。運(yùn)行狀態(tài)不同。過程調(diào)用只能在用戶態(tài)下運(yùn)行，不能進(jìn)入核心態(tài)，而系統(tǒng)調(diào)用 是在核心態(tài)下運(yùn)行的。進(jìn)入方式不同。過程調(diào)用在用戶程序中調(diào)用，并直接在用戶空間內(nèi) 執(zhí)行；而系統(tǒng)調(diào)用可以在用戶程序中調(diào)用，但是在用戶程序中執(zhí)行到系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生異 常事件。 實(shí)現(xiàn)處理機(jī)狀態(tài)從用戶態(tài)到核心態(tài)的轉(zhuǎn)變， 從而進(jìn)入操作系統(tǒng)核心空間去執(zhí)行系統(tǒng) 調(diào)用的代碼。 12 試說明特權(quán)指令和系統(tǒng)調(diào)用之間的區(qū)別與聯(lián)系。 答：特權(quán)指令是一類只能在核心態(tài)下執(zhí)行的機(jī)器指令。而系統(tǒng)調(diào)用不是機(jī)器指令，它往往以 函數(shù)調(diào)用的形式出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)提供的子功能，它是操作系統(tǒng)與用戶的編程接口 。在 用戶程序中可以使用系統(tǒng)調(diào)用來獲得操作系統(tǒng)服務(wù)，在系統(tǒng)調(diào)用代碼中可以使用特權(quán)指令 第二章 進(jìn)程和線程 名詞解釋 1 順序性 是指順序程序所規(guī)定的每個(gè)動(dòng)作都在上個(gè)動(dòng)作結(jié)束后才開始的特性。 2 封閉性 是指只有程序本身的動(dòng)作才能改變程序的運(yùn)行環(huán)境。 3 可再現(xiàn)性 是指程序的執(zhí)行結(jié)果與程序運(yùn)行的速度無關(guān)。 4 進(jìn)程 程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。 5 互斥 在邏輯上本來完全獨(dú)立的進(jìn)程，由于競(jìng)爭(zhēng)同一個(gè)資源而產(chǎn)生的相互制約的關(guān)系。 6 同步 是指進(jìn)程間共同完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。 也就是說， 這些具有伙伴關(guān)系的 進(jìn)程在執(zhí)行次序上必須遵循確定的規(guī)律。 7 臨界資源 一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源。 8 臨界區(qū) 在每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序。 9 線程 線程是進(jìn)程中實(shí)施調(diào)度和分派的基本單位。 10 管程 管程是一種高級(jí)同步機(jī)制， 一個(gè)管程定義一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進(jìn)程在其上執(zhí)行的一組操 作，這組操作能使進(jìn)程同步和改變管程中的數(shù)據(jù)。 11 進(jìn)程控制塊 進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)識(shí)， 它保存了系統(tǒng)管理和控制進(jìn)程所必須的信息， 是進(jìn)程動(dòng) 態(tài)特性的集中表現(xiàn)。 12 原語 指操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一些具有特定功能的程序段， 這些程序段的執(zhí)行過程是不可分割的， 即其 執(zhí)行過程不允許被中斷。 13 就緒態(tài) 進(jìn)程已經(jīng)獲得了除 cpu 之外的全部資源，等待系統(tǒng)分配 cpu，一旦獲得 cpu，進(jìn)程就可以變 為運(yùn)行態(tài)。 14 運(yùn)行態(tài) 正在 cpu 上執(zhí)行的進(jìn)程所處的狀態(tài)。在單 cpu 系統(tǒng)中，任何時(shí)候最多只能有一個(gè)進(jìn)程處于運(yùn) 行狀態(tài)。 15 阻塞態(tài) 又稱等待態(tài)， 指正在運(yùn)行的進(jìn)程因等待某個(gè)條件發(fā)生而不能運(yùn)行時(shí)所處的狀態(tài)。 處于阻塞態(tài) 的進(jìn)程在邏輯上是不能運(yùn)行的，即使 cpu 空閑，它也不能占用 cpu。 16 進(jìn)程通信 是指進(jìn)程間的信息交換。 17 同步機(jī)制 同步機(jī)構(gòu)是負(fù)責(zé)處理進(jìn)程之間制約關(guān)系的機(jī)制， 即操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)解決進(jìn)程之間協(xié)調(diào)工作的 同步關(guān)系（直接制約關(guān)系） ，以及共享臨界資源的互斥關(guān)系（間接制約關(guān)系）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 簡(jiǎn)答題 1 在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念？ 答: 由于多道程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)共享系統(tǒng)資源，共同決定這些資源的狀態(tài)，因此系統(tǒng)中各程 序在執(zhí)行過程中就出現(xiàn)了相互制約的新關(guān)系，程序的執(zhí)行出現(xiàn)“走走停停”的新狀態(tài)。用程 序這個(gè)靜態(tài)的概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過程中的這些特征。為此，人們引入了“進(jìn) 程（Process） ”這一概念來描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過程的性質(zhì)。 進(jìn)程和程序是兩個(gè)完全不同的概念。然而，進(jìn)程與程序之間存在密切關(guān)系，進(jìn)程的功能 是通過程序的運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)的， 進(jìn)程活動(dòng)的主體是程序。 進(jìn)程不能脫離開具體程序而獨(dú)立存 在。 2 有人說，一個(gè)進(jìn)程是由偽處理機(jī)執(zhí)行的一個(gè)程序，這話對(duì)嗎？為什么？ 答：對(duì)。 因?yàn)閭翁幚頇C(jī)的概念只有在執(zhí)行時(shí)才存在， 它表示多個(gè)進(jìn)程在單處理機(jī)上并發(fā)執(zhí)行的一 個(gè)調(diào)度單位。因此，盡管進(jìn)程是動(dòng)態(tài)概念，是程序的執(zhí)行過程，但是，在多個(gè)進(jìn)程并行執(zhí)行 時(shí)，仍然只有一個(gè)進(jìn)程占據(jù)處理機(jī)執(zhí)行，而其他并發(fā)進(jìn)程則處于就緒或等待狀態(tài)。這些并發(fā) 進(jìn)程就相當(dāng)于由偽處理機(jī)執(zhí)行的程序。 3 試比較進(jìn)程和程序的區(qū)別 答： （1）進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，而程序是一個(gè)靜態(tài)的概念，程序是指令的有序集合，無執(zhí) 行含義，進(jìn)程則強(qiáng)調(diào)執(zhí)行的過程。 （2）進(jìn)程具有并行特征（獨(dú)立性、異步性） ，程序則沒有。 （3）不同的進(jìn)程可以包含同一個(gè)程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)程。 4 進(jìn)程的基本狀態(tài)有哪些？試描繪進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 答：進(jìn)程至少有三種基本狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和阻塞狀態(tài)（或等待狀態(tài)） 。進(jìn)程狀 態(tài)轉(zhuǎn)換如下圖： 運(yùn)行態(tài) 進(jìn)程調(diào)度 時(shí)間片到 所需資源得到滿足 所需要的資源未被滿足 （如等待 I/O） 運(yùn)行態(tài) （如 I/O 完成） 運(yùn)行態(tài) 5 并發(fā)進(jìn)程間的制約有哪兩種？引起制約的原因是什么？ 答：并發(fā)進(jìn)程所受的制約有兩種：直接制約和間接制約。 直接制約是由并發(fā)進(jìn)程相互共享對(duì)方的私有資源所引起的； 間接制約是由競(jìng)爭(zhēng)共有資源而引 起的。 6 什么是進(jìn)程間的互斥？什么是進(jìn)程間同步？ 答：進(jìn)程間的互斥是指：一組并發(fā)進(jìn)程中的一個(gè)或多個(gè)程序段，因共享某一共有資源而導(dǎo)致 它們必須以一個(gè)不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行， 即不允許兩個(gè)以上的共享該資源的并發(fā)進(jìn)程同時(shí) 進(jìn)入臨界區(qū)。 進(jìn)程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程因直接制約相互發(fā)送消息而進(jìn)行相互合作、 相互等待，是各進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過程。 7 什么是臨界區(qū)和臨界資源？進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則是什么？ 答：臨界資源一次僅允許一個(gè)進(jìn)程使用的資源 臨界區(qū)在每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序 一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則是： 如果有若干進(jìn)程要求進(jìn)入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入 任何時(shí)候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個(gè)。如已有進(jìn)程進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則其他 所有試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待 進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程要在有限的時(shí)間內(nèi)退出，以便讓其他進(jìn)程能及時(shí)進(jìn)入自己的臨界區(qū) 如果進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出 cpu，避免進(jìn)程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象. 8 簡(jiǎn)述信號(hào)量的定義和作用。P，V 操作原語是如何定義的？ 答：信號(hào)量一般是由兩個(gè)成員組成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)成員是整型變量，表示該信號(hào)量的 值，它與相應(yīng)資源的使用情況有關(guān)；另一個(gè)是指向 PCB 的指針。當(dāng)多個(gè)進(jìn)程都等待同一信號(hào) 量時(shí)，它們就排成一個(gè)隊(duì)列，由信號(hào)量的指針項(xiàng)指出該隊(duì)列的隊(duì)首。 分） （2 信號(hào)量通?？梢院?jiǎn)單反映出相應(yīng)資源的使用情況，它與 P、V 操作原語一起使用可實(shí)現(xiàn) 進(jìn)程的同步和互斥。 分） （1 P,V 操作原語有如下定義。 P(S)順序執(zhí)行下述兩個(gè)動(dòng)作（1 分） ： 信號(hào)量的值減 1，即 S=S-1; 如果 S=0,則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。 如果 S0,則該進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行； 如果 SN begin V(S1); goto L; end /同方向過河的人站滿橋墩時(shí),重新申請(qǐng)計(jì)數(shù) R=R+1; If R=1 P(S); /申請(qǐng)過河 V(S1); /釋放計(jì)數(shù)器的使用權(quán) (3) 占有一個(gè)橋墩,并順序過河到對(duì)岸; P(S1); R=R-1; If R=0 V(S); /如果已經(jīng)無同向的人過河,釋放占用權(quán) V(S1); (3) end. 7 在一個(gè)飛機(jī)訂票系統(tǒng)中，多個(gè)用戶共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫。各用戶可以同時(shí)查詢信息，若有一個(gè) 用戶要訂票，須更新數(shù)據(jù)庫時(shí)，其余所有用戶都不可以訪問數(shù)據(jù)庫。請(qǐng)用 P,V 操作設(shè)計(jì)一個(gè) 同步算法，實(shí)現(xiàn)用戶查詢與訂票功能。要求：當(dāng)一個(gè)用戶訂票而需要更新數(shù)據(jù)庫時(shí)，不能因 不斷有查詢者到來而使其長(zhǎng)時(shí)間等待。利用信號(hào)量機(jī)制保證其正常執(zhí)行。 解：這是典型的讀者寫者問題，查詢信息的用戶是讀者，訂票用戶是寫者，并且要求寫 者優(yōu)先。(2) 變量說明：(2) 計(jì)數(shù)變量 rc正在運(yùn)行的查詢者進(jìn)程數(shù)目，初值為 0. 信號(hào)量 Sw控制訂票者進(jìn)程的活動(dòng)，初值為 1. Src互斥使用 rc 變量，初值為 1. S當(dāng)訂票者到達(dá)時(shí)封鎖后續(xù)的讀進(jìn)程，初值為 1. 讀者進(jìn)程 P(S) P(Src) rc=rc+1 if (rc=1) P(Sw) V(Src) V(S) (2) 查詢庫當(dāng)中的信息 P(Src) rc=rc-1; if (rc=0) V(Sw) V(Src) (2) 寫者進(jìn)程 (2) P(S) P(Sw) 更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容 V(Sw) V(S) 8 某車站售票廳，任何時(shí)刻最多可容納 20 名購(gòu)票者進(jìn)入，當(dāng)售票廳中少于 20 名購(gòu)票者時(shí)， 則廳外的購(gòu)票者可立即進(jìn)入，否則需在外面等待。若把一個(gè)購(gòu)票者看作一個(gè)進(jìn)程，請(qǐng)回答下 列問題： (1)用 PV 操作管理這些并發(fā)進(jìn)程時(shí)，應(yīng)怎樣定義信號(hào)量，寫出信號(hào)量的初值以及信號(hào)量 各種取值的含義。 (2)根據(jù)所定義的信號(hào)量， 把應(yīng)執(zhí)行的 PV 操作填入下述空格中，以保證進(jìn)程能夠正確地 并發(fā)執(zhí)行。 COBEGIN PROCESS PI(I=1，2，) begin 進(jìn)入售票廳； 購(gòu)票； 退出； end COEND (3)若欲購(gòu)票者最多為 n 個(gè)人，寫出信號(hào)量可能的變化范圍(最大值和最小值)。 答：(1)定義一信號(hào)量 S，初始值為 20。 (1) 意義：(3=1*3) S0 S 的值表示可繼續(xù)進(jìn)入售票廳的人數(shù) S=0 表示售票廳中已有 20 名顧客(購(gòu)票者) S0 |S|的值為等待進(jìn)入售票廳的人數(shù) (2)上空格為 P(S) (2) ；下空格為 V(S) (2) (3)S 的最大值為 20 (1 )；S 的最小值為 20n (1 ) 9 在公共汽車上，司機(jī)和售票員各行其職，司機(jī)負(fù)責(zé)開車和到站停車；售票員負(fù)責(zé)售票和開 門關(guān)門，當(dāng)售票員關(guān)好車門后，駕駛員才能開車行使。試用 P/V 操作實(shí)現(xiàn)司機(jī)與售票員間 的同步。 解答：semaphore mutex1=0,mutex2=0; (2) main() cobegin driver() busman() coend (2) driver() while(true) p(mutex1) 啟動(dòng)公共汽車 正常開車 到站停車 v(mutex2) (3) busman() while(true) 關(guān)車門 v(mutex1) 售票 p(mutex2) 開車門 上下乘客 (3) 10 并發(fā)問題：設(shè)有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的進(jìn)程 p1, p2 如下。令信號(hào) s1, s2 的初值為 0，已知 z=2， 試問 p1, p2 并發(fā)運(yùn)行結(jié)束后 x=? y=? z=? 進(jìn)程 p1 進(jìn)程 p2 y := 1 x := 1 y := y+2 x := x+1 v(s1) p(s1) z := y+1 x := x+y p(s2) v(s2) y := z+y z := x+z 解答： （分析過程略 2）從結(jié)果來看，兩個(gè)進(jìn)程無論誰先誰后，結(jié)果都是一樣的。(2) x = 5; y = 12; z = 9 (6) 11 試用信號(hào)量機(jī)制來描述下述前趨圖 M1 M5 M4 M2 M3 M7 M6 M8 解答：首先定義信號(hào)量 S12,S13,S14,S26,S36,S47,S57,S38,S78 的初值都為 0，分別表示相對(duì) 應(yīng)的進(jìn)程是否完成：(2) COBEGIN (8=1*8) Process M1: begin V(S12) V(S13) V(S14) end Process M2: begin P(S12) V(26) end Process M3: begin P(S13) V(S36) V(S38) end Process M4: begin P(S14) V(S47) end Process M5: begin V(S57) end Process M6: begin P(S26) P(S36) end Process M7: begin P(S47) P(S57) P(S78) end Process M8: begin P(S38) P(S78) end COEND 12 試用信號(hào)量機(jī)制來描述下述前趨圖 M1 M3 M2 M4 M5 M6 解答：首先定義信號(hào)量 S12,S13,S24,S25,S56,S46,S36 的初值都為 0，分別表示相對(duì)應(yīng)的進(jìn)程 是否完成(2)： COBEGIN (6=1*6) Process M1: begin V(S12) V(S13) end Process M2: begin P(S12) V(24) V(25) end Process M3: begin P(S13) V(S36) end Process M4: begin P(S14) V(S46) end Process M5: begin P(S25) V(S56) end Process M6: begin P(S36) P(S46) P(S56) end COEND 13 設(shè)系統(tǒng)有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程 R,C,P，共享一個(gè)能存放 n 個(gè)數(shù)據(jù)的環(huán)形緩沖區(qū) buf。進(jìn)程 R 負(fù)責(zé) 從輸入設(shè)備上讀數(shù)據(jù)， 每讀一個(gè)后把它存放在緩沖區(qū) buf 的一個(gè)單元中； 進(jìn)程 C 負(fù)責(zé)從緩沖 區(qū)讀數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，之后將處理結(jié)果再送入緩沖區(qū)的一個(gè)單元中；進(jìn)程 P 負(fù)責(zé)從緩沖區(qū) 讀進(jìn)程 C 處理的結(jié)果并打印。請(qǐng)用 P、V 操作為三進(jìn)程的正確執(zhí)行寫出同步算法。 解答：解決同步問題需設(shè)一個(gè)互斥信號(hào)量 mux，用于控制三個(gè)進(jìn)程互斥使用緩沖區(qū)，初值為 1；再設(shè)三個(gè)同步信號(hào)量，用于控制對(duì)緩沖區(qū)的空閑數(shù)量和不同數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的記錄。S0 表示緩 沖區(qū)空閑個(gè)數(shù)，初值為 n；S1 表示緩沖區(qū)中輸入數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，初值為 0；S2 表示緩沖區(qū)中 輸出數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，初值為 0。(4) 算法描述如下：(6=2*3) 進(jìn)程 R 進(jìn)程 C 進(jìn)程 P L1: L2: L3: P(S0) P(S1) P(S2) P(mux) P(mux) P(mux) 讀一個(gè)數(shù)據(jù) 從緩沖區(qū)中取一個(gè) 從緩沖區(qū)中讀 送緩沖區(qū) 數(shù)據(jù)處理后放回去 輸出數(shù)據(jù) V(mux) V(mux) V(mux) V(S1) V(S2) V(S0) 打印 gotoL1: gotoL2: gotoL3: 第三章 死鎖 名詞解釋 1 死鎖 是指在一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該集合中的另一個(gè)進(jìn)程才能引發(fā)的事件而 無限期地僵持下去的局面。 2 饑餓 在系統(tǒng)中， 每個(gè)資源占有者都在有限時(shí)間內(nèi)釋放它所占有的資源， 但資源中存在某些申請(qǐng)者 由于某種原因卻永遠(yuǎn)得不到資源的一種錯(cuò)誤現(xiàn)象。 3 死鎖防止 要求進(jìn)程申請(qǐng)資源時(shí)遵循某種協(xié)議， 從而打破產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件中的一個(gè)或幾個(gè)， 保 證系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。 4 死鎖避免 對(duì)進(jìn)程所發(fā)出的每一個(gè)申請(qǐng)資源命令加以動(dòng)態(tài)地檢查， 并根據(jù)檢查結(jié)果決定是否進(jìn)行資源分 配。就是說，在資源分配過程中若預(yù)測(cè)有發(fā)生死鎖的可能性，則加以避免。這種方法的關(guān)鍵 是確定資源分配的安全性。 5 安全序列 針對(duì)當(dāng)前分配狀態(tài)來說， 系統(tǒng)至少能夠按照某種次序?yàn)槊總€(gè)進(jìn)程分配資源 （直至最大需求） ， 并且使他們依次成功地運(yùn)行完畢，這種進(jìn)程序列p1,p2,pn就是安全序列。 簡(jiǎn)答題 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生死鎖的根本原因是什么?死鎖發(fā)生的四個(gè)基本條件是什么？ 答: 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生死鎖的根本原因是：資源有限且操作不當(dāng) 。死鎖發(fā)生的四個(gè)基本條 件有互斥條件、請(qǐng)求保持條件（占有且等待條件） 、非剝奪條件（不可搶占條件）和環(huán)路條 件（循環(huán)等待條件） 。 2 簡(jiǎn)述發(fā)生死鎖的四個(gè)必要條件? 答： 四個(gè)必要條件是：互斥條件、占有且等待條件（請(qǐng)求保持條件） 、不可搶占條件（非剝 奪條件）和循環(huán)等待條件（環(huán)路條件） 。 互斥條件某個(gè)資源在一段時(shí)間內(nèi)只能由一個(gè)進(jìn)程占有， 不能同時(shí)被兩個(gè)及其以上的進(jìn)程 占有。 占有且等待條件進(jìn)程至少已經(jīng)占有一個(gè)資源，但又申請(qǐng)新的資源。 不可搶占條件一個(gè)進(jìn)程所占有的資源再用完之前， 其他進(jìn)程不能強(qiáng)行奪走資源， 只能由 該進(jìn)程用完之后主動(dòng)釋放。 循環(huán)等待條件存在一個(gè)進(jìn)程等待序列P1,P2,Pn，其中，P1 等待 P2 所占有的某個(gè) 資源，P2 等待 P3 所占有的某個(gè)資源，而 Pn 等待 P1 所占有的某個(gè)資源，從而形成一 個(gè)進(jìn)程循環(huán)等待。 3 什么是死鎖？解決死鎖的方法一般有那幾種? 答: 死鎖是指在一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待僅由該集合中的另一個(gè)進(jìn)程才能引發(fā) 的事件而無限期地僵持下去的局面。 解決死鎖問題的一般方法為：死鎖的預(yù)防、死鎖的避免、死鎖的檢測(cè)和恢復(fù)。 4 死鎖預(yù)防的基本思想是什么?死鎖避免的基本思想是什么? 答:死鎖預(yù)防的基本思想是:要求進(jìn)程申請(qǐng)資源是遵循某種協(xié)議,從而打破產(chǎn)生思索的四個(gè)必 要條件中的一個(gè)或幾個(gè),保證系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài). 死鎖避免的基本思想是:對(duì)進(jìn)程所發(fā)出的每一個(gè)申請(qǐng)資源命令加以動(dòng)態(tài)地檢查,并根據(jù) 檢查結(jié)果決定是否進(jìn)行資源分配.就是說,在資源分配過程中若預(yù)測(cè)有發(fā)生死鎖的可能性,則 加以避免.這種方法的關(guān)鍵是確定資源分配的安全性. 5 什么是死鎖的安全序列?何謂系統(tǒng)是安全的？ 答：進(jìn)程的安全序列P1,P2,PN是這樣組成的：若對(duì)于每個(gè)進(jìn)程 Pi（1=I=n） ，它需要的 附加資源可以被系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源加上所有進(jìn)程 Pj（ji）當(dāng)前占有資源之和所滿足，則 P1,P2,PN 為一個(gè)安全序列。 “系統(tǒng)是安全的” 是指系統(tǒng)中的所有進(jìn)程能夠按照某種次序分配資源， 并且依次運(yùn)行完 畢。即系統(tǒng)中的進(jìn)程處于安全序列中。 6 資源按序分配法為什么能夠預(yù)防死鎖？ 證明：采用反證法來證明。 若存在循環(huán)等待， 設(shè)在環(huán)路上的一組進(jìn)程為P0,P1,P2,Pn， 這里 Pi 等待進(jìn)程 Pi+1 占有 資源 Ri（下角標(biāo)取模運(yùn)算，從而，Pn 等待 p0 占有的資源） 。由于 Pi+1 占有資源 Ri,又申請(qǐng) 資源 Ri+1,從而一定存在 F(i)F(i+1), 該式對(duì)所有的 i 都成立。于是就有： F(R0)F(R1)F(Rn)F(R0) 由傳遞性得到： F(R0)F(R0) 顯然，這是不可能的，因而，上述假設(shè)不成立，表明不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)等待條件。 7 死鎖和“饑餓”之間的主要差別是什么? 答：死鎖：多個(gè)并發(fā)進(jìn)程相互等待對(duì)方占用的資源而產(chǎn)生的錯(cuò)誤現(xiàn)象。 餓死：在系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)采用的資源分配算法不當(dāng)，雖然每個(gè)資源占有者都在有限時(shí)間內(nèi) 釋放它所占的資源，但仍然使一些進(jìn)程永遠(yuǎn)得不到資源的一種錯(cuò)誤現(xiàn)象。 綜合題 1 設(shè)系統(tǒng)中有三種類型的資源（A,B,C）和五個(gè)進(jìn)程（P1,P2,P3,P4,P5）,A 資源的數(shù)量為 17， B 資源的數(shù)量為 5，C 資源的數(shù)量為 20。在 T0 時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如表 3-9 所試。系統(tǒng)采用銀行 家算法來避免死鎖。 T0 時(shí)刻是否為安全狀態(tài)？若試，請(qǐng)給出安全序列。 在 T0 時(shí)刻，若進(jìn)程 P2 請(qǐng)求資源（0，3，4） ，能否實(shí)現(xiàn)資源分配？為什么？ 在的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程 P4 請(qǐng)求資源（2，0，1） ，能否實(shí)現(xiàn)資源分配？為什么? 在的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程 P1 請(qǐng)求資源（0，2，0） ，能否實(shí)現(xiàn)資源分配？為什么? 表 3-9 T0 時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài) 進(jìn)程 最大資源需求量 已分配資源數(shù)量 系統(tǒng)剩余資源數(shù)量 A B C A B C A B C P1 5 5 9 2 1 2 2 3 3 P2 5 3 6 4 0 2 P3 4 0 11 4 0 5 P4 4 2 5 2 0 4 P5 4 2 4 3 1 4 解： T0 時(shí)刻是安全狀態(tài)，因?yàn)榇嬖谝粋€(gè)安全序列P4,P5,P1,P2,P3 (2) 不能實(shí)現(xiàn)資源分配，因?yàn)樗Ｓ嗟馁Y源數(shù)量不夠。 (2) 可以分配。當(dāng)分配完成后，系統(tǒng)剩余的資源向量為（0，3，2） ，這時(shí)，仍可找到一個(gè)安全 序列P4,P5,P1,P2,P3 (3) 不能分配。如果分配的話，則系統(tǒng)剩余的資源向量為（0，1，2） ，這時(shí)無法找到一個(gè)安全 序列。(3) 2 在銀行家算法中，系統(tǒng)有 5 個(gè)進(jìn)程和 3 個(gè)資源。若出現(xiàn)以下資源分配情況： 進(jìn)程 資源最大請(qǐng)求 已分配資源 p0 7, 5, 3 0, 1, 0 p1 3, 2, 2 2, 1, 0 p2 9, 0, 2 3, 0, 2 p3 2, 2, 2 2, 1, 1 p4 4, 3, 3 0, 0, 2 系統(tǒng)剩余資源數(shù)量為(3,2,2)。 1） 該狀態(tài)是否安全(給出詳細(xì)的檢查過程)? 2） 如果進(jìn)程依次有如下資源請(qǐng)求 p1:資源請(qǐng)求 Request(1,0,2)? p4:資源請(qǐng)求 Request(3,3,0)? p0:資源請(qǐng)求 Request(0,1,0)? 則系統(tǒng)如何進(jìn)行資源分配，才能避免死鎖？ 解: 1)該系統(tǒng)狀態(tài)是否安全,主要看能否找到一個(gè)進(jìn)程完成序列.若能找到,系統(tǒng)只要按照這個(gè)序 列為進(jìn)程分配資源,所有進(jìn)程就都可順利完成;若找不到,系統(tǒng)狀態(tài)就是不安全的.為此,可先求 出進(jìn)程的剩余請(qǐng)求矩陣. 進(jìn)程 資源最大需求 已分配資源 剩余資源請(qǐng)求 P0 7, 5, 3 0, 1, 0 7, 4, 3 P1 3, 2, 2 2, 1, 0 1, 1, 2 P2 9, 0, 2 3, 0, 2 6, 0, 0 P3 2, 2, 2 2, 1, 1 0, 1, 1 P4 4, 3, 3 0, 0, 2 4, 3, 1 系統(tǒng)剩余資源向量 A=(3,2,2)，在進(jìn)程剩余資源請(qǐng)求矩陣中找，是否有一行，其值都小 于或等于 A.若有，選進(jìn)程 P1，滿足它的全部資源請(qǐng)求，它在有限時(shí)間內(nèi)能釋放全部資源， 并標(biāo)記它為完成使系統(tǒng)剩余資源向量 A=(5,3,2).之后再重復(fù)上述過程，從而找到了一個(gè)進(jìn)城 完成序列為：P1,P3,P4,P2,P0 (2)。由此可見，系統(tǒng)狀態(tài)是安全的(2)。 2）p1:資源請(qǐng)求 Request(1,0,2)時(shí)，由 1）可知，可以立即滿足它，使得 A=(2,2,0),P1 的分配 向量為(3,1,2)，其剩余向量變?yōu)?0,1,0). (2) p4:資源請(qǐng)求 Request(3,3,0)時(shí)，由于系統(tǒng)剩余資源向量 A=(2,2,0)，顯然不能滿足它的請(qǐng)求， 因?yàn)橄到y(tǒng)剩余資源向量 A 小于 P4 的請(qǐng)求 (2) p0:資源請(qǐng)求 Request(0,1,0)時(shí)，由于系統(tǒng)剩余資源向量 A=(2,2,0)，若滿足它的請(qǐng)求，使得系 統(tǒng)剩余資源向量 A=(2,1,0)。之后，系統(tǒng)仍可以找到一個(gè)進(jìn)程完成序列 P1,P4,P0,P4,P2。故可 以滿足它的請(qǐng)求。 (2) 3 系統(tǒng)有同類資源 10 個(gè)，進(jìn)程 p1、p2 和 p3 需要該類資源的最大數(shù)量分別為 8，6，7。它們 使用資源的次序和數(shù)量如下圖所示。 1） 試給出采用銀行家算法分配資源時(shí)，進(jìn)行第 5 次分配后各進(jìn)程的狀態(tài)及各進(jìn)程占用資源 情況。 2） 在以后的申請(qǐng)中，那次的申請(qǐng)可以得到最先滿足?給出一個(gè)進(jìn)程完成序列。 次序 進(jìn)程 申請(qǐng)量 次序 進(jìn)程 申請(qǐng)量 1 P1 3 5 P2 2 2 P2 2 6 P1 3 3 P3 4 7 P3 3 4 P1 2 8 P2 2 解：1）計(jì)算第 5 次分配后進(jìn)程的狀態(tài)和占用資源情況：(5=1*5) p1 申請(qǐng) 3 個(gè)，滿足，系統(tǒng)還剩 7 個(gè) p2 申請(qǐng) 2 個(gè)，滿足（因?yàn)橄到y(tǒng)的 7 個(gè)可以使 p2 運(yùn)行完） ，系統(tǒng)還剩 5 個(gè) p3 申請(qǐng) 4 個(gè)，因?yàn)槿魸M足它的請(qǐng)求，可能使以后的任何進(jìn)程都不能運(yùn)行完，故 p3 等 待 p1 申請(qǐng) 2 個(gè)，滿足（系統(tǒng)還剩 5 個(gè)可以滿足 p1 的最大請(qǐng)求） ，系統(tǒng)還剩 3 個(gè) p2 申請(qǐng) 2 個(gè)，不能滿足，等待。此時(shí)系統(tǒng)的分配情況如下： p1 分配 5 個(gè)后正在運(yùn)行，p2 分配 2 個(gè)后等待分配 2 個(gè)，p3 等待分配 4 個(gè)，系統(tǒng)還剩 3 個(gè)。 2）p1 接著運(yùn)行，p1 申請(qǐng) 3 個(gè)可滿足(2)。P1 運(yùn)行完成后，釋放資源，使系統(tǒng)的資源數(shù)量變 為 8 個(gè)。首先將 p3 喚醒，滿足它的 4 個(gè)資源，系統(tǒng)還剩 4 個(gè)，可以喚醒 p2，滿足它的 2 個(gè) 請(qǐng)求。系統(tǒng)還剩 2 個(gè)。 P3 申請(qǐng) 3 個(gè)，不能滿足，等待。 P2 申請(qǐng) 2 個(gè)，系統(tǒng)滿足它，p2 接著運(yùn)行；p2 完成，釋放資源，使系統(tǒng)資源變?yōu)?6 個(gè)。 系統(tǒng)喚醒 p3，滿足它的資源請(qǐng)求，最終 p3 完成，釋放資源，使資源數(shù)量恢復(fù)為 10 個(gè)。 找到的進(jìn)程完成序列為 p1,p2,p3。 (3) 4 設(shè)系統(tǒng)中有 150 個(gè)可用的同類資源。 在某時(shí)刻系統(tǒng)中的進(jìn)程已獲得的資源和最大請(qǐng)求資源 如下所示，請(qǐng)用銀行家算法分別判斷完成下列請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)是否安全？若安全，請(qǐng)給出進(jìn)程 的完成序列。如不安全，請(qǐng)說明原因。 進(jìn)程 最大需求量 當(dāng)前已分配量 p1 70 25 p2 60 40 p3 60 45 p4 60 0 (1) 進(jìn)程 p4 當(dāng)前請(qǐng)求 25 個(gè)資源； (2) 之后 p4 又提出 35 個(gè)資源的請(qǐng)求。 解答：系統(tǒng)當(dāng)前剩余資源量為：150 25 40 45 = 40 (2) (1) 可以滿足(2)，假定先分配 p4 的 25 個(gè)資源，系統(tǒng)還剩 15 個(gè)。將這 15 個(gè)資源可先分配 給 p3，p3 達(dá)到最大請(qǐng)求，釋放 60 個(gè)；之后可以分配給其他任何進(jìn)程，系統(tǒng)中的進(jìn)程都 能順利完成。由此可見，p2 請(qǐng)求的 25 個(gè)資源可以滿足，且能找到完成序列：p3，p1， p2，p4，(4) (2) 當(dāng) p4 再提出 35 個(gè)資源請(qǐng)求時(shí)，系統(tǒng)還剩 15，顯然不能滿足它的請(qǐng)求，讓其阻塞等待。 (2) 5 系統(tǒng)中有五個(gè)進(jìn)程，分別為 p1p2p3p4p5，四類資源分別為 r1r2r3r4。某一時(shí)刻，系統(tǒng) 剩余資源向量 A=(1，2，3，0)。 （1） 用銀行家算法試判斷系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)是否安全？ （2） 當(dāng)進(jìn)程 p3 提出對(duì)資源 r3 的剩余請(qǐng)求時(shí)，能否滿足她？ （3） 系統(tǒng)初始配置的各類資源分別為多少？ 1 ?1 ? MAX = ?2 ? ?0 ?0 ? ?1 ?0 ? NEED = ?1 ? ?0 ?0 ? 2 1 2? 7 5 0? ? 3 5 6? ? 8 5 2? 6 3 6? ? 2 7 2 2 0? 0? ? 2? ? 0? 6 2 2? ? 0 5 1 2 0 ?1 ? ， ?1 ? ?0 ?0 ? 0 1 2? 0 0 0? ? 1 4 4? ? 6 3 2? 0 1 4? ? . 解答：系統(tǒng)剩余資源向量 A=(1, 2, 3, 0) ?，F(xiàn)在需求出各進(jìn)程的剩余資源請(qǐng)求矩陣: (2) (1) 詳細(xì)步驟省略。由于系統(tǒng)存在一個(gè)進(jìn)程完成的安全序列 P1P3P4P2P5(2)，故系統(tǒng)狀態(tài) 是安全的(2)。 (2) 進(jìn)程 P3 提出對(duì)資源 R3 的剩余請(qǐng)求為 1，由于系統(tǒng)剩余資源向量 A=(1,2, 3, 0)，故可以 假定分配給它。如果能找到一個(gè)安全序列，就可以真正進(jìn)行分配。當(dāng)分配給 P3 一個(gè)資 源時(shí)，系統(tǒng)剩余資源向量 A=(1 ,2 ,2 , 0)。由此可見，仍然可以找到一個(gè)與(1)相同的安全 序列。故可以滿足 P3 的請(qǐng)求。(3) (3) 系統(tǒng)初始配置的各類資源分別為(3 ,9 , 12 , 12 )。(1) 第四章 調(diào)度 名詞解釋 1 作業(yè) 用戶在一次上機(jī)過程中要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所做工作的集合。 2 周轉(zhuǎn)時(shí)間 是指從作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)開始，到作業(yè)退出系統(tǒng)所經(jīng)歷的時(shí)間。 3 響應(yīng)時(shí)間 是分時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，指從用戶輸入命令到系統(tǒng)對(duì)命令開始執(zhí)行和顯示所需要的時(shí) 間。 4 作業(yè)調(diào)度 作業(yè)調(diào)度的主要任務(wù)是完成作業(yè)從后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)和從執(zhí)行狀態(tài)到完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 5 進(jìn)程調(diào)度 也稱低級(jí)調(diào)度程序，它完成進(jìn)程從就緒狀態(tài)到運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)化。實(shí)際上，進(jìn)程調(diào)度完成一臺(tái) 物理的 cpu 轉(zhuǎn)變成多臺(tái)虛擬（或邏輯）的 cpu 的工作。 6 交換調(diào)度 是基于系統(tǒng)確定的某個(gè)策略， 將主存中處于等待狀態(tài)或就緒狀態(tài)的某個(gè)或某些進(jìn)程交換到外 存交換區(qū)中，以便將外存交換區(qū)上具備運(yùn)行條件的進(jìn)程換入主存，準(zhǔn)備執(zhí)行。引入交換調(diào)度 的目的是為了解決主存緊張和提高主存的利用效率。 7 剝奪式調(diào)度 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正在執(zhí)行時(shí)， 系統(tǒng)基于某種策略強(qiáng)行將處理機(jī)從占有者進(jìn)程剝奪而分配給另一個(gè) 進(jìn)程的調(diào)度。