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正文內(nèi)容

操作系統(tǒng)經(jīng)典答案(編輯修改稿)

2024-07-25 09:53 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 : P(Sp)。 將蘋(píng)果放入盤(pán)中; V(Sa)。 goto L1。 end。 process Mother ( ) begin L2: P(Sp)。 將桔子放入盤(pán)中; V(So)。 goto L2。 end。 process Son ( ) begin L3: P(So)。 從盤(pán)中取出桔子; V(Sp) 吃桔子; goto L3; end。process Daughter ( ) begin L4: P(Sa)。 從盤(pán)中取出蘋(píng)果; V(Sp) 吃蘋(píng)果; goto L4; end。(2)第一步:確定進(jìn)程3個(gè)進(jìn)程Father(爸爸)、Mother(媽媽?zhuān)on(兒子)Father進(jìn)程: l 將蘋(píng)果放入盤(pán)中Mother進(jìn)程:l 將桔子放入盤(pán)中Son進(jìn)程:l 從盤(pán)中取出水果(桔子或蘋(píng)果)l 吃水果(桔子或蘋(píng)果)第二步:確定進(jìn)程的同步、互斥關(guān)系l 同步:Father當(dāng)盤(pán)中無(wú)水果時(shí),才可以將蘋(píng)果放入盤(pán)中l(wèi) 同步:Mother當(dāng)盤(pán)中無(wú)水果時(shí),才可以將桔子放入盤(pán)中l(wèi) 同步:Son當(dāng)盤(pán)中有水果(桔子或蘋(píng)果)時(shí),才可以從盤(pán)中取出水果第三步:設(shè)置信號(hào)量l 盤(pán)中無(wú)水果,empty,初值1l 盤(pán)中有水果(桔子或蘋(píng)果),full,初值0第四步:用偽代碼描述begin empty, full:semaphore。 empty:=1。 full :=0。cobeginFather ( )。Mother ( )。Son ( )。coend。end。process Father ( ) begin L1: P(empty)。 將蘋(píng)果放入盤(pán)中; V(full)。 goto L1。 end。 process Mother ( ) begin L2: P(empty)。 將桔子放入盤(pán)中; V(full)。 goto L2。 end。 process Son ( ) begin L3: P(full)。 從盤(pán)中取出水果。 V(empty)。 吃水果。 goto L3; end。18. 有一個(gè)閱覽室,共有100個(gè)座位。讀者進(jìn)入閱覽室時(shí)必須在入口處進(jìn)行登記;離開(kāi)閱覽室時(shí)必須進(jìn)行注銷(xiāo)。試用PV操作描述讀者進(jìn)入/離開(kāi)閱覽室的同步與互斥關(guān)系。參考答案:第一步:確定進(jìn)程可以進(jìn)入閱覽室的讀者可以有很多,這里設(shè)為n,即n個(gè)Reader(讀者)進(jìn)程Reader進(jìn)程: l 登記l 進(jìn)入閱覽室l 讀書(shū)l 離開(kāi)閱覽室l 注銷(xiāo)第二步:確定進(jìn)程的同步、互斥關(guān)系l 同步:當(dāng)教室內(nèi)有空座位時(shí),讀者才可以登記,并進(jìn)入閱覽室l 互斥:同時(shí)只能有一個(gè)讀者在入口處進(jìn)行登記l 互斥:同時(shí)只能有一個(gè)讀者在出口處進(jìn)行注銷(xiāo)第三步:設(shè)置信號(hào)量l 教室內(nèi)空座位數(shù)量,seat,初值100l 為入口處進(jìn)行登記設(shè)置互斥信號(hào)量Sin,初值 1,表示當(dāng)前可用l 為出口處進(jìn)行注銷(xiāo)設(shè)置互斥信號(hào)量Sout,初值 1,表示當(dāng)前可用第四步:用偽代碼描述begin Sin, Sout, seat:semaphore。 seat :=100。 Sin := 1。 Sout := 1。cobeginprocess Readeri ( i = 1,2,…,n )。 begin P(seat)。 P(Sin)。 登記。 V(Sin)。 進(jìn)入閱覽室。 讀書(shū)。 離開(kāi)閱覽室。 P(Sout)。 注銷(xiāo)。 V(Sout)。 V(seat)。 endcoend。end。19. 某工廠有一個(gè)可以存放設(shè)備的倉(cāng)庫(kù),總共可以存放10臺(tái)設(shè)備。生產(chǎn)的每一臺(tái)設(shè)備都必須入庫(kù),銷(xiāo)售部門(mén)可從倉(cāng)庫(kù)提出設(shè)備供應(yīng)客戶。設(shè)備的入庫(kù)和出庫(kù)都必須借助運(yùn)輸工具?,F(xiàn)只有一臺(tái)運(yùn)輸工具,每次只能運(yùn)輸一臺(tái)設(shè)備。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能協(xié)調(diào)工作的自動(dòng)調(diào)度管理系統(tǒng)。參考答案:第一步:確定進(jìn)程可以為入庫(kù)(Pin)和出庫(kù)(Pout)各設(shè)置一個(gè)進(jìn)程Pin進(jìn)程: l 生產(chǎn)了一臺(tái)設(shè)備l 使用運(yùn)輸工具入庫(kù)Pout進(jìn)程: l 使用運(yùn)輸工具出庫(kù)l 提出設(shè)備供應(yīng)客戶第二步:確定進(jìn)程的同步、互斥關(guān)系l 同步:當(dāng)倉(cāng)庫(kù)中有空余位置存放設(shè)備時(shí),設(shè)備才可以入庫(kù)l 同步:當(dāng)倉(cāng)庫(kù)中有存放的設(shè)備時(shí),設(shè)備才可以出庫(kù)l 互斥:運(yùn)輸工具是臨界資源,要互斥訪問(wèn)第三步:設(shè)置信號(hào)量l 倉(cāng)庫(kù)中有空余位置數(shù)量,empty,初值10l 倉(cāng)庫(kù)中有存放的設(shè)備數(shù)量,full,初值 0l 為運(yùn)輸工具設(shè)置互斥信號(hào)量S,初值 1,表示當(dāng)前可用第四步:用偽代碼描述begin empty, full, S:semaphore。 empty := 10。full := 0。S := 1。cobegin Pin ()。 Pout ()。coend。end。process Pin ( ) begin L1: 生產(chǎn)了一臺(tái)設(shè)備 。P(empty)。 P (S)。使用運(yùn)輸工具入庫(kù)。V (S)。 V(full)。 goto L1。 end。 process Pout ( ) beginL2: P(full)。P (S)。使用運(yùn)輸工具出庫(kù)。V (S)。V(empty)。提出設(shè)備供應(yīng)客戶。 goto L2。 end。 20. 進(jìn)程通信主要有哪幾種類(lèi)型?參考答案:進(jìn)程通信的類(lèi)型主要有:共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。21. 高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是什么?為什么要引入中級(jí)調(diào)度?參考答案:高級(jí)調(diào)度又稱作業(yè)調(diào)度,其任務(wù)是從外存上的后備隊(duì)列中按照一定的原則選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存,為他們創(chuàng)建進(jìn)程,分配必要的資源,如內(nèi)存、外設(shè)等,并將新創(chuàng)建的進(jìn)程插入就緒隊(duì)列,準(zhǔn)備執(zhí)行。低級(jí)調(diào)度通常又稱為進(jìn)程調(diào)度,其任務(wù)是決定就緒隊(duì)列中的哪個(gè)進(jìn)程獲得處理器,然后由分派程序把處理器分配給該進(jìn)程,為它恢復(fù)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng),讓其運(yùn)行。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存的利用率和系統(tǒng)吞吐量。22. 引起進(jìn)程調(diào)度的原因有哪些?參考答案:引起進(jìn)程調(diào)度的原因有:(1)正在執(zhí)行的進(jìn)程執(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(jìn)程因提出I/O請(qǐng)求而暫停執(zhí)行;(3)在進(jìn)程通信或同步過(guò)程中執(zhí)行了某種原語(yǔ)操作;(4)當(dāng)采用基于優(yōu)先權(quán)的強(qiáng)占式調(diào)度算法時(shí),就緒隊(duì)列中出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)更高的進(jìn)程時(shí);(5)當(dāng)采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法時(shí),當(dāng)前進(jìn)程的時(shí)間片用完了。23. 選擇進(jìn)程調(diào)度算法的原則有哪些?參考答案:一個(gè)操作系統(tǒng)如何選擇調(diào)度方式和算法,在很大程度上取決于操作系統(tǒng)的類(lèi)型和目標(biāo),通常應(yīng)盡量遵循以下幾方面的原則:(1) 周轉(zhuǎn)時(shí)間短。從作業(yè)提交開(kāi)始到作業(yè)完成為止的時(shí)間間隔稱為周轉(zhuǎn)時(shí)間,它包括作業(yè)等待進(jìn)入內(nèi)存、進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待、進(jìn)程在CPU上執(zhí)行和完成I/O操作所花費(fèi)的時(shí)間總和。它主要用于評(píng)價(jià)批處理系統(tǒng)。為了能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)系統(tǒng)的性能,引入了另一個(gè)指標(biāo):帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間,即作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間與系統(tǒng)實(shí)際為其提供的服務(wù)時(shí)間之比。(2) 響應(yīng)時(shí)間快。從用戶通過(guò)鍵盤(pán)提交一個(gè)請(qǐng)求開(kāi)始,直至系統(tǒng)首次產(chǎn)生響應(yīng)為止的時(shí)間間隔稱為響應(yīng)時(shí)間,主要用于評(píng)價(jià)分時(shí)系統(tǒng)。(3) 要保證截止時(shí)間。所謂截止時(shí)間,是指某任務(wù)必須開(kāi)始執(zhí)行的最遲時(shí)間,或必須完成的最遲時(shí)間,主要用于評(píng)價(jià)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。(4) CPU利用率高。 當(dāng)CPU的價(jià)格非常昂貴時(shí),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(shí)際系統(tǒng)中,一般是在40%~90%之間。(5) 系統(tǒng)吞吐量高。 所謂系統(tǒng)吞吐量,是指單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所完成的作業(yè)數(shù)量,主要用于評(píng)價(jià)批處理系統(tǒng)。24. 批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)常用哪些進(jìn)程調(diào)度算法?參考答案:批處理操作系統(tǒng)常用的進(jìn)程調(diào)度算法有:先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法、短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法、高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法、高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法;分時(shí)操作系統(tǒng)常用的進(jìn)程調(diào)度算法有:時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法;實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)常用的進(jìn)程調(diào)度算法主要有:高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法。25. 什么是靜態(tài)優(yōu)先權(quán)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)?各有何優(yōu)缺點(diǎn)?參考答案:靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是在進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)根據(jù)進(jìn)程的類(lèi)型、進(jìn)程對(duì)資源的需求以及用戶的要求而確定的,在進(jìn)程的整個(gè)運(yùn)行期間保持不變。對(duì)于動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí),也是在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)為進(jìn)程賦予一個(gè)初始優(yōu)先級(jí),以后在進(jìn)程的運(yùn)行過(guò)程中隨著進(jìn)程特性的變化,不斷修改優(yōu)先級(jí),如隨著進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待時(shí)間的增長(zhǎng),可提高進(jìn)程的優(yōu)先級(jí);隨著進(jìn)程連續(xù)占用CPU時(shí)間的增長(zhǎng),可降低其優(yōu)先級(jí),防止一個(gè)進(jìn)程長(zhǎng)期壟斷CPU等。26. 設(shè)有五個(gè)進(jìn)程,它們到達(dá)就緒隊(duì)列的時(shí)刻和運(yùn)行時(shí)間如表2-5所示。若分別采用先來(lái)先服務(wù)算法和短進(jìn)程優(yōu)先算法,試給出各進(jìn)程的調(diào)度順序以及平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。 表2-5 各進(jìn)程到達(dá)就緒隊(duì)列的時(shí)刻、運(yùn)行時(shí)間進(jìn)程到達(dá)時(shí)刻運(yùn)行時(shí)間P1P2P3P4P5參考答案:(1)先來(lái)先服務(wù)(FCFS)調(diào)度順序進(jìn)程到達(dá)時(shí)刻運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間12345P1P2P3P4P5平均周轉(zhuǎn)時(shí)間:T=( + + + + )/ 5 = (2) 短進(jìn)程優(yōu)先(SPF)調(diào)度順序進(jìn)程到達(dá)時(shí)刻運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間12345P1P3P4P5P2平均周轉(zhuǎn)時(shí)間:T=( + + + + )/ 5 = 27. 設(shè)有四個(gè)進(jìn)程,它們到達(dá)就緒隊(duì)列的時(shí)刻、運(yùn)行時(shí)間及優(yōu)先級(jí)(此處優(yōu)先級(jí)1為最低優(yōu)先級(jí),優(yōu)先級(jí)4為最高優(yōu)先級(jí))如表2-6所示。若分別采用非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法和可搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法,試給出各進(jìn)程的調(diào)度順序以及平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。 表2-6 各進(jìn)程到達(dá)就緒隊(duì)列的時(shí)刻、運(yùn)行時(shí)間及優(yōu)先級(jí)進(jìn)程到達(dá)時(shí)刻運(yùn)行時(shí)間優(yōu)先級(jí)P1P2P3P40123837121324參考答案:(1) 非搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法調(diào)度順序進(jìn)程優(yōu)先級(jí)到達(dá)時(shí)刻運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間1234P1P4P2P3143203128123708202382023308172228平均周轉(zhuǎn)時(shí)間:T=(8 + 17 + 22 + 28)/ 4 = (2) 搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法調(diào)度順序進(jìn)程優(yōu)先級(jí)到達(dá)時(shí)刻剩余運(yùn)行時(shí)間開(kāi)始時(shí)間停止時(shí)間共完成時(shí)間狀態(tài)周轉(zhuǎn)時(shí)間123456P1P2P4P2P3P1134321013120831217701315162313151623301212378未完成未完成完成完成完成完成12152130平均周轉(zhuǎn)時(shí)間:T=(12 + 15 + 21 + 30)/ 4 = 28. 什么是死鎖?產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么?處理死鎖的基本方法有哪些?參考答案:若系統(tǒng)中存在一組進(jìn)程(兩個(gè)或兩個(gè)以上),它們中的每一個(gè)都占用了某些資源而又都在等待其中另一個(gè)進(jìn)程所占用的資源,這種等待如果沒(méi)有外力作用,將永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束,這就是“死鎖”,或說(shuō)這一組進(jìn)程處于“死鎖”狀態(tài)。產(chǎn)生死鎖的原因主要有兩個(gè):一是多個(gè)進(jìn)程競(jìng)爭(zhēng)資源,二是進(jìn)程請(qǐng)求和釋放資源的時(shí)機(jī)不對(duì)。產(chǎn)生死鎖的必要條件有:互斥條件、占有且等待條件、不可剝奪條件、循環(huán)等待條件。處理死鎖的基本方法有:預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測(cè)和解除死鎖。29. 什么是線程?簡(jiǎn)述與進(jìn)程的區(qū)別和聯(lián)系。參考答案:線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體,是CPU調(diào)度和分派的基本單位。線程具有許多傳統(tǒng)進(jìn)程的特征,故又稱為輕型進(jìn)程。傳統(tǒng)的進(jìn)程稱為重型進(jìn)程,相當(dāng)于只有一個(gè)線程的任務(wù)。在引入線程的操作系統(tǒng)中,通常一個(gè)進(jìn)程擁有若干個(gè)線程,至少也有一個(gè)線程。下面從調(diào)度、并發(fā)性、擁有資源和系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)幾個(gè)方面對(duì)線程和進(jìn)程進(jìn)行比較。(1)調(diào)度。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中,進(jìn)程既是資源分配和擁有的基本單位,又是獨(dú)立調(diào)度和執(zhí)行的基本單位。而在引入線程后,則把線程作為調(diào)度和執(zhí)行的基本單位,把進(jìn)程作為資源分
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