操作系統(tǒng)第五版費祥林-課后習(xí)題答案參考

第一章操作系統(tǒng)概論1、有一臺計算機(jī)，具有IMB內(nèi)存，操作系統(tǒng)占用200KB，每個用戶進(jìn)程各占200KB。如果用戶進(jìn)程等待I/O的時間為80%，若增加1MB內(nèi)存，則CPU的利用率提高多少？答：設(shè)每個進(jìn)程等待I/O的百分比為P，則n個進(jìn)程同時等待刀O的概率是Pn,當(dāng)n個進(jìn)程同時等待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個用戶進(jìn)程，由于每個用戶進(jìn)程等待I/O的時間為80%,故：CPU利用率=1-(80%)4=0.59若再增加1MB內(nèi)存，系統(tǒng)中可同時運行9個用戶進(jìn)程，此時：cPu利用率=1-(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%2一個計算機(jī)系統(tǒng)，有一臺輸入機(jī)和一臺打印機(jī)，現(xiàn)有兩道程序投入運行，且程序A先開始做，程序B后開始運行。程序A的運行軌跡為：計算50ms、打印100ms、再計算50ms、打印100ms，結(jié)束。程序B的運行軌跡為：計算50ms、輸入80ms、再計算100ms，結(jié)束。試說明(1)兩道程序運行時，CPU有無空閑等待？若有，在哪段時間內(nèi)等待？為什么會等待？(2)程序A、B有無等待CPU的情況？若有，指出發(fā)生等待的時刻。答：畫出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：輔入機(jī)輔入機(jī)打印機(jī)程序血時馴mt)兩道程序運行期間，CPU存在空閑等待，時間為100至150ms之間(見圖中有色部分)程序A無等待現(xiàn)象，但程序B有等待。程序B有等待時間段為180rns至200ms間(見圖中有色部分)3設(shè)有三道程序，按A、B、C優(yōu)先次序運行，其內(nèi)部計算和UO操作時間由圖給出。

ABC1Cj^-=60ins!Cjj11Iu—40msItI,1i!Cu=10msi試畫出按多道運行的時間關(guān)系圖(忽略調(diào)度執(zhí)行時間)。完成三道程序共花多少時間？比單道運行節(jié)省了多少時間？若處理器調(diào)度程序每次進(jìn)行程序轉(zhuǎn)換化時lms,試畫出各程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間關(guān)系圖。答：)忽略調(diào)度執(zhí)行時間，多道運行方式(搶占式)：時間037S1012nid1719單隹IVO112=[22LCPUCllC21Cl3C21C31iC23C33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)行時間，多道運行方式(非搶占式)：時何單位.10時何單位.10I3112|||e?21i1ICllC21i:CqC3l€231F/OCPU非搶占式共用去180ms，單道完成需要260ms，節(jié)省80ms。)調(diào)度執(zhí)行時間1ms,多道運行方式(搶占式)：時間I/OCPUOS時間I/OCPUOS4在單CPU和兩臺1/0(I1,12)設(shè)備的多道程序設(shè)計環(huán)境下，同時投入三個作業(yè)運行。它們的執(zhí)行軌跡如下：Jobl:I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms)、I2(20ms)Job2:Il(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)J0b3:CPU(30ms)、I1(20ms)、CPU(10ms)、I1(10ms)如果CPU、Il和I2都能并行工作，優(yōu)先級從高到低為Jobl、Job2和Job3,優(yōu)先級高的作業(yè)可以搶占優(yōu)先級低的作業(yè)的CPU，但不搶占I1和I2。試求：(l)每個作業(yè)從投入到完成分別所需的時間。(2)從投入到完成CPU的利用率。(3)I2設(shè)備利用率。答：畫出三個作業(yè)并行工作圖如下(圖中著色部分為作業(yè)等待時間)：，CPU!1Jcb21kbl[Job!IIMJ1Job!IJob3I11I1MJ1Jobl1Job31iJfob?|12JoblIE[Jo-bliICPULn…Q1(,12CPU1」劇f]L1CPU|1CPU112fCfUcpuIrii|!1CPU11f時閻11]11L…ii1fL101020304050$07080toono(1)Job1從投入到運行完成需110ms,Job2從投入到運行完成需90ms,Job3從投入到運行完成需110ms.CPU空閑時間段為：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空閑時間段為：20ms至40ms,90ms至100ms,故I1的利用率為(110-30)/110=72.7%。設(shè)備I2空閑時間段為：30ms至50ms，故I2的利用率為(110-20)/110=81.8%。5在單CPU和兩臺I/0(I1,12)設(shè)備的多道程序設(shè)計環(huán)境下，同時投入三個作業(yè)運行。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)先級從高到低為Job1、Job2和Job3，優(yōu)先級高的作業(yè)可以搶占優(yōu)先級低的作業(yè)的CPU。試求：(1)每個作業(yè)從投入到完成分別所需的時間.(2)每個作業(yè)投入到完成CPU的利用率。(3)I/0設(shè)備利用率。答：畫出三個作業(yè)并行工作圖如下(圖中著色部分為作業(yè)等待時間)：CPU!Job3IJob!1Jobl1Job3J11nJ1Jobl1佔I1JoblJ___1Jobl1121C?U1niCPU.[備1111CPU[CPU12ICPU1I_1時同1111Ei1」1I(ms)0<020304050§070SC90(1)Jobl從投入到運行完成需80ms,Job2從投入到運行完成需90ms,Job3從投入到運行完成需90ms。(2)CPU空閑時間段為：60ms至70ms,80ms至90ms。所以CPU利用率為(90-20)/90=77.78%。(3)設(shè)備II空閑時間段為：20ms至40ms，故II的利用率為(90-20)/90=77.78%。設(shè)備I2空閑時間段為: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)先次序運行。各程序的計算軌跡為：A:計算(20)、1/0(30)、計算(10)B:計算(40)、1/0(20)、計算(10)c:計算(10)、I/0(30)、計算(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)度開銷忽略不計)。試分別畫出單道和多道運行的時間關(guān)系圖。兩種情況下，CPU的平均利用率各為多少？答：分別畫出單道和多道運行的時間圖(1)單道運行時間關(guān)系圖I/O1A11[11￡|1CPU11111111I111IIi■lIIai盧i&i■Iiiii11[1il，tI1鈿ji■1J111亠時伺:1111L1II1ii1111111J11■1!111111111ii1L(1I1；::J111L,020405(5如盹10012914036C(601就單道總運行時間為190ms。CPU利用率為(190-80)/190=57.9%單道運行時間關(guān)系圖

網(wǎng)—Ji0ICi11111iiCPV|AjBi州星t1|11(I11Ii吋間iii.rJ111H11II11f1I1■I\1110204-0506Q80100I鈾140多道總運行時間為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)先級從高到低為A、B和C,它們單獨運行時的CPU和I/O占用時間為：程序扎60203010402020(ms)1/02CPUmiCPUVO1CPU1701趕序B；3040703030(ms)1/01CPUvolCPUro;4C603070(nw)CPU1/01CPU1/02如果三道程序同時并發(fā)執(zhí)行，調(diào)度開銷忽略不計，但優(yōu)先級高的程序可中斷優(yōu)先級低的程序，優(yōu)先級與I/O設(shè)備無關(guān)。試畫出多道運行的時間關(guān)系圖，并問最早與最遲結(jié)束的程序是哪個？每道程序執(zhí)行到結(jié)束分別用了多少時間？計算三個程序全部運算結(jié)束時的CPU利用率？答：畫出三個作業(yè)并發(fā)執(zhí)行的時間圖：CPUB\1t11B1匚1AIc!101L_B1LA|CjA11A|1021A11B-]1B.1t|cpu|1011clA■fa訊吐■10![P[；Wit血1acpu1磋?州也1=PU1102|chcpu—lOi—印】f>2[廠宕*"-!"邸krufr-|何1吋同L..L1\1.1「11...\1(■ms)030609012015Q2102402?Q3沖330(l)最早結(jié)束的程序為B，最后結(jié)束的程序為C。(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。兩個程序共用了80秒，CPU化40秒。故CPU利用率為40/80=50％。9、在某計算機(jī)系統(tǒng)中，時鐘中斷處理程序每次執(zhí)行的時間為2ms(包括進(jìn)程切換開銷)。若時鐘中斷頻率為60HZ，試問CPU用于時鐘中斷處理的時間比率為多少？答：因時鐘中斷頻率為60HZ，所以，時鐘周期為：丨/60s=50/3ms。在每個時鐘周期中，CPU花2ms執(zhí)行中斷任務(wù)。所以，CPU用于時鐘中斷處理的時間比率為：2(50/3)=6/50=12％。第二章處理器管理下列指令中哪些只能在核心態(tài)運行？(l)讀時鐘日期；(2)訪管指令；(3)設(shè)時鐘日期；(4)加載PSW;(5)置特殊寄存器：(6)改變存儲器映象圖；(7)啟動I/O指令。答：(3),(4),(5),(6),(7).假設(shè)有一種低級調(diào)度算法是讓“最近使用處理器較少的進(jìn)程”運行，試解釋這種算法對“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：因為I/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。同樣原因一個進(jìn)程等待CPU足夠久時，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，故不會饑餓。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是屬哪種制約關(guān)系：(1)踢足球，(2)吃自助餐，(3)圖書館借書，(4)電視機(jī)生產(chǎn)流水線工序。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)為互斥問題．(2)、(4)為同步問題。在按動態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度進(jìn)程的系統(tǒng)中，每個進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)需定時重新計算。在處理器不斷地在進(jìn)程之間交替的情況下，重新計算進(jìn)程優(yōu)先數(shù)的時間從何而來？答：許多操作系統(tǒng)重新計算進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)在時鐘中斷處理例程中進(jìn)行，由于中斷是隨機(jī)碰到哪個進(jìn)程，就插入哪個進(jìn)程中運行處理程序，并把處理時間記在這個進(jìn)程的賬上。5若后備作業(yè)隊列中等待運行的同時有三個作業(yè)J1、J2、J3，已知它們各自的運行時間為a、b、c，且滿足a<bVc,試證明采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度能獲得最小平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。答：采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度時，三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：Tl==a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c①若不按短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度，不失一般性，設(shè)調(diào)度次序為：J2、J1、J3。則三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：T2=b＋(b＋a)＋(b＋a+c)=3b+2a+c②

令②-①式得到：T2-Tl=b-a>0可見，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)時間。6、若有一組作業(yè)J1,…，Jn,其執(zhí)行時間依次為S1,…,Sn。如果這些作業(yè)同時到試找出一種作業(yè)調(diào)度算法到達(dá)系統(tǒng)，并在一臺單CPU處理器上按單道方式執(zhí)行。使得平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間最短。答：首先，對n個作業(yè)按執(zhí)行時間從小到大重新進(jìn)行排序，則對n個作業(yè)：J1'，-，Jn,創(chuàng)門的運行時間滿足：S1WS2W……WS(n-l)<Sn'。那么有：T=[S>(Sf+Si)+(S,+SjV&”?W++爲(wèi)4…+sft)]/n-[nXSi-^S；4(n-3)X計S/]]/n=(St'+Sa+附…+SB)-PXS；+1XSj+2XSjGiT)S?'l/n由于任何調(diào)度方式下，S1'+S2'+S3'+???+Sn'為一個確定的數(shù)，而當(dāng)S1'WS2'￡???￡S(n-1)'WSn'時才有：0*S1+1*S2+2*S3+-(n-l)Sn的值最大，也就是說，此時T值最小。所以，按短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法調(diào)度時，使得平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間最短。7、假定執(zhí)行表中所列作業(yè)，作業(yè)號即為到達(dá)順序，依次在時刻0按次序1、2、3、4、5進(jìn)入單處理器系統(tǒng)。分別用先來先服務(wù)調(diào)度算法、時間片輪轉(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)值小)；計算每種情況下作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。惰業(yè)平均周轉(zhuǎn)時聞作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間T-(l<HlW3+W15)/5-13^惰業(yè)平均周轉(zhuǎn)時聞作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間T-(l<HlW3+W15)/5-13^W=^Hll+6.34)4+3.輔-7.26作業(yè)號執(zhí)疔時間丑先祝1105111'S23414552(1)采用FCFS算法調(diào)度作業(yè)，運作情況:執(zhí)行次睜執(zhí)行時闔等待時間幵始時間克成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間110001010i121101011111132111113134113141414S5U14)9193.5

(2)采用雙算法調(diào)度作業(yè)，若令時間片長=l，各作業(yè)執(zhí)行情況為：1、2、、4、5、1、3、5、1、5、1、5、1、5、1、1、1、1、1。作業(yè)執(zhí)行時間提交時的完成肘閭周轉(zhuǎn)對間;110019191.9;2}0222320773.S410444550141424作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T=(19+2+7+4+14X5=5.2作業(yè)乎均帶釵岡轉(zhuǎn)時閭W=(1.9+.J43,544+2.5^5=2.84(3)采用SJF算法調(diào)度作業(yè)，運作情況:執(zhí)行次睜執(zhí)行時間等待時閭開始時間完成時闔隔轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時爾210011141iI222322244255449學(xué)1.81109919L9注作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T=(l+2^-4*9*19y5-7作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W%I■+2+2+L慣L74(4)采用非剝奪優(yōu)先權(quán)算法調(diào)度作業(yè)，運作情況：8對某系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測后表明平均每個進(jìn)程在I/O阻塞之前的運行時間為T。一次進(jìn)程'切換的系統(tǒng)開銷時間為S。若采用時間片長度為Q的時間片輪轉(zhuǎn)法，對下列各種情況算出CPU利用率。Q=g2)Q>T3)4=Q^S5=Q接近于D劭l>Q=?CPU利用孚=17CT+SJQ>TCPU利用率=T7(T4S)TX>>SUPU利用率p(Q母Q=SCPU利用辜豐妙CPU利用率一Q9有5個待運行的作業(yè)，各自預(yù)計運行時間分別是：9、6、3、5和x，采用哪種運行次序使得平均響應(yīng)時間最短？答：按照最短作業(yè)優(yōu)先的算法可以使平均響應(yīng)時間最短。x取值不定，按照以下情況討論：

1)次仔為=乩和乳￡9次序為匕簽口5,乩9匱序為:：耳*X.94>枚序為*3*Sr也X-95)次序為壬5?6i典X10?有5個批處理作業(yè)A到E均己到達(dá)計算中心，其運行時間分別2、4、6、8和10分鐘：各自的優(yōu)先級分跳狠掀完為、、飛、飛、氏積5、這里5為最高級。對于1）時間片輪轉(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)程切換時間的前提下，計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。（對l）每個作業(yè)獲得相同的2分鐘長的時間片；對2）到4）采用單道運行，直到結(jié)束。）答：（l）FCFS調(diào)度算法執(zhí)行機(jī)序執(zhí)疔時閭零待岐間周轉(zhuǎn)時面帶楓周轉(zhuǎn)時間C€016]D614L75B4141S4JE論1&182龍A2283015柞業(yè)平均周轉(zhuǎn)時閭T=(6+14*1￡+28+30)/5=19_2作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W=*(W1J544.5+2附I那M（2）優(yōu)先級調(diào)度算法執(zhí)疔按序執(zhí)行時閭尊待時間周轉(zhuǎn)肘間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時闔E110:0301DS10LS2島C61S244B4242S7A22S3015低業(yè)平均周轉(zhuǎn)時問T=(1D+1S+24-n2S+S0)/5^22作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間IW=(l+2J5-^+7+15y5=S-B5（3）時間片輪轉(zhuǎn)法

柞業(yè)執(zhí)行時間聲侍時間：周轉(zhuǎn)時⑥芾權(quán)周轉(zhuǎn)時間jA2-Q2)B48123C61420畑D&1826E1C20303柞業(yè)平均冏轉(zhuǎn)時閭T珂卩12420+26+30)/5?18.作業(yè)平均帯捉周轉(zhuǎn)時闔wwi砒卓:nTQMypm按次序ABCDEBCDECDEDEE輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。(4)SJF調(diào)度算法|作業(yè)執(zhí)行時同尊特時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間aH1021B4261.5c66122D312202.51020SO3柞業(yè)平均周轉(zhuǎn)時閭T=(2+6+12+204-3(})/5=]4［作業(yè)平均帶權(quán)局特時間W=(l+1.5*2*Z543y5?=211、有5個批處理作業(yè)A到E均已到達(dá)計算中心，其運行時間分別10、6、2、4和8分鐘；各自的優(yōu)先級分別被規(guī)定為3、5、2、1和4,這里5為最高級。若不考慮系統(tǒng)切換開銷，計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。(1)FCFs(按A、B、C、D、E);(2)優(yōu)先級調(diào)度算法，(3)時間片輪轉(zhuǎn)法(每個作業(yè)獲得相同的2分鐘長的時間片)。(1)FCFS調(diào)度算法執(zhí)廳次序執(zhí)行時狗尊待時間周轉(zhuǎn)時間帶叔周轉(zhuǎn)時間A100w11B610162.66C216189D418225.5E822303.75作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時聞T=(10+16+15422^0)/5-19.2作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W=(H2.5Mh-5.5+3.75/5=^43S(2)優(yōu)先級調(diào)度算法

執(zhí)行次序執(zhí)行時何尊特時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間601￡8614175A14242.4C2加2613307.5作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間1=(6414+24+26-K30)/5=20傕業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時阿+1.75+2.4*13+7.5X5^5.13(3)時間片輪轉(zhuǎn)法作業(yè)執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間A1020303B6l6223.66C2463D4l2164E820283.5作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間T=(30+22+6+16+28)/5=W=(3+3.66+3+4+3.5)/5=20.43.43按次序ABCDEABDEABEAEA輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。12(l)假定一個處理器正在執(zhí)行兩道作業(yè)，一道以計算為主，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？為什么？(2)假定一個處理器正在執(zhí)行三道作業(yè)，一道以計算為主，第二道以輸入輸出為主，第三道為計算與輸入輸出均勻。應(yīng)該如何賦予它們占有處理器的優(yōu)先級使得系統(tǒng)效率較高？答：處理器調(diào)度算法會考慮以下因素：作業(yè)響應(yīng)時間要求；讓CPU盡量和外圍設(shè)備并行工作；限制一個計算進(jìn)程長時間霸占處理器。因而，(1)FO為主作業(yè)優(yōu)先級高。(2)輸入輸出為主作業(yè)優(yōu)先級最高，輸入輸出均勻的作業(yè)其次，而計算為主作業(yè)的優(yōu)先級最低。13請你設(shè)計一種先進(jìn)的計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，它使用硬件而不是中斷來完成進(jìn)程切換，則CPU需要哪些信息？請描述用硬件完成進(jìn)程切換的工作過程。答：該計算機(jī)有一個專用硬件寄存器，它始終存放指向當(dāng)前運行進(jìn)程的PCB的指針。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生了一個事件，如F0結(jié)束事件，CPU便可把運行進(jìn)程的上下文保存到專用硬件寄存器指針指向的PCB中保護(hù)起來，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，便可啟動中斷服務(wù)例程工作。14設(shè)計一條機(jī)器指令和一種與信號量機(jī)制不同的算法，使得并發(fā)進(jìn)程對共享變量的使用不會出現(xiàn)與時間有關(guān)的錯誤。解：（l）設(shè)計機(jī)器指令。設(shè)計一條如下的”測試、比較和交換”三地址指令，提供了一種硬件互斥解決方案：TC&SR1R3B2D2該指令的功能如下：l）C為一個共享變量，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（Rl）H（c）則（C）fRl，并置條件碼為〃01〃.（2）編寫進(jìn)程訪問共享變量的程序。陸界區(qū)程序說明(C—Rl;loop2:(Rl)fR3;Add/decreaseR3;TC&S;R(condition二01)loop2;共享變量C的值保護(hù)到Rl中。Rl的值傳送到R3中,進(jìn)程修改共享變量時，先對R3操作（不是直接操作C）。R3加1/減1,進(jìn)程歸還/申請由共享變量C代表的共享資源（假定每次一個）。執(zhí)行”測試、比較和交換”指令。條件碼=01，轉(zhuǎn)向循環(huán)loop2；否則離開臨界區(qū)。對每個訪問共享變量C的進(jìn)程，編寫訪問共享變量的程序段為:（3）程序執(zhí)行說明。此解與互斥使用共享變量的思路絕然不同，并發(fā)運行的進(jìn)程可不互斥地訪問它們的共享變量。此方案認(rèn)為造成共享變量c值錯誤的原因在于：一個進(jìn)程（Pl）在改變C值的過程中，另一個進(jìn)程伊2）插進(jìn)來也改變了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，則就不會導(dǎo)致共享變量C值的錯誤。為此，本解決方案中，當(dāng)一個進(jìn)程l）準(zhǔn)備改變C值時，先把C的值保護(hù)在Rl中，然后，通過R3來改變共享變量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)來也改變了C的值（并發(fā)進(jìn)程P1、P2的執(zhí)行完全會造成這種情況），方法是：將扭1）中被保護(hù)的C的原來值，與C的當(dāng)前值比較，若相等，說明C值未被改變過，則將本進(jìn)程（Pl）修改過的新值送C（即（R3）一C）；若不相等，說明C值在工作期間被改變過，則應(yīng)該繼承C的新值（即（C）一Rl）并且返回到loop2處重新對C值計數(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”指的是一個進(jìn)程從開始至結(jié)束對共享變量C值的操作的這段時間，也就是執(zhí)行進(jìn)程，’I晦界區(qū)”這段程序的時間。此外，在進(jìn)程