【正文】 程P1 和P2 ，其中P1 揀白子；P2 揀黑子。 leave the readroom。 read the book 。 name:＝null 。release ( IM ) 。 seatcount。 release ( IM ) 。 for i=1 to 100 do i++if name[i] ==null then name[i]:= readername。 Procedure readere ( readername ) begin check ( IM ) 。 DEFINE rcadere, readerleave 。 I,seatcount ：integer。 V(seatcount)。 A[i]name：null 。 P （mutex ) 。 seatcount : = 100 。} mutex , seatcount : semaphore 。 name：string 。答：1 ）使用信號(hào)量和P 、v 操作：var name ：array [ l …100]of A 。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，讀者離開時(shí)要注銷登記信息；假如閱覽室共有100 個(gè)座位。 這時(shí)z 的值只可能是y ＋1=5 ，故y =Z＋Y=5 + 4=9，而x = 10 。最后，語句④ 和⑧ 并發(fā)執(zhí)行，這時(shí)得到了兩種結(jié)果為：語句④ 先執(zhí)行：x =10 , y =9 , z= 150 語句⑧ 先執(zhí)行：x =10 , y =19 , z =15此外，還有第三種情況，語句③ 被推遲，直至語句⑧ 后再執(zhí)行，于是依次執(zhí)行以下三個(gè)語句：7 ：二z + X : z : = y + 1 。接著無論系統(tǒng)如何調(diào)度進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行到語句⑦ 時(shí)，可以得到x = 10 , y = 4 。Y:=z+y。⑦P(s2)。 P(S1)。 ⑤ y :=y+3 ；② x ：x+5 。 z:=z+x。 V(S2)。 X:X+Y。 P(S1)。 x:=x+5。 x:=1。當(dāng)沒有進(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(nm)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。當(dāng)沒有進(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 。試問：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。End。V(sget2)。 goto L3。Goto L1。 manage the message into x。 V(sput2)。Put1:=(put1+1) mod k。 get1 ：(get1+1 ) mod k 。 x : = B [get2]。 P ( SPut1 ) 。 L2 : P ( sgetl ) 。 process Writer 。 cobegin process reader 。 get1 ：integer ：=O 。 put1 ：integer ：=O 。 sget1 : semaPhore : = 0 。 sPut1 : semaphore:=k。End。 goto L2。 goto L3。Goto L1。 B[mptr]:=x。 V(sread)。Rptr:=(rptr+1) mod k。 mptr:=(mptr+1) mod k。 x:=B[swrite]。P ( sread ) 。 L2 : P ( smanage ) 。 process writer 。 x : itemcobegin process reader 。 mptr : integer : = O 。 swrite : semaphore : = 0 。 sread : semaPhore : = k 。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 操作寫出三個(gè)進(jìn)程正確工作的流程。2一個(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 。( 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。答：組織如下的定時(shí)喚醒隊(duì)列 。（3 ）現(xiàn)有進(jìn)程P1 要求20 秒后運(yùn)行，經(jīng)過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35 秒后再次運(yùn)行；P4 要求60 秒后運(yùn)行。 2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 ）說明一個(gè)等待喚醒進(jìn)程入隊(duì)v 的過程。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為56 分鐘。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為58 分鐘。 ( 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。這時(shí)作業(yè)C 和E 資源均滿足，但按SJF 應(yīng)把作業(yè)E 調(diào)入主存進(jìn)就緒隊(duì)列等CPU 。后備作業(yè)隊(duì)列還有C 、E 。作業(yè)C 仍因主存不夠而等在后備隊(duì)列。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）。 ( 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。注意它所占用的資源。2 ．短作業(yè)優(yōu)先算法。( 8 ) 10 : 30 作業(yè)C 運(yùn)行結(jié)束，、作業(yè)E 投入運(yùn)行。( 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)C 因資源滿足而調(diào)入主存進(jìn)就緒隊(duì)列等CPU 。后備作業(yè)隊(duì)列還有C 、E 。也由于主存不夠進(jìn)入后備作業(yè)隊(duì)列。作業(yè)C 仍因主存不夠而等在后備隊(duì)列。( 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）。( 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。( 2 ) 8 : 50 作業(yè)B 到達(dá)，資源滿足進(jìn)主存就緒隊(duì)列等CPu 。說明：( 1 ) 8 : 30 作業(yè)A 到達(dá)并投入運(yùn)行。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 。 2某多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用可變分區(qū)內(nèi)存管理，供用戶使用的主存為200K ，磁帶機(jī)5 臺(tái)。 9：15巧作業(yè)2 運(yùn)行結(jié)束，作業(yè)5 投入運(yùn)行。作業(yè)5 到達(dá)時(shí)間晚，只能等待。 9 : 00 作業(yè)3 運(yùn)行結(jié)束，釋放磁帶機(jī)。但作業(yè)2 仍不能執(zhí)行，因不能移動(dòng)而沒有30KB 的空閑區(qū)，繼續(xù)等待。作業(yè)3 資源滿足，可進(jìn)主存運(yùn)行，并與作業(yè)1 平分CPU 時(shí)間。8 : oo 作業(yè)1 到達(dá)，占有資源并調(diào)入主存運(yùn)行。 ( 5 )最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為55 分鐘。 ( 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。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，忽略用戶作業(yè)FO 時(shí)間。平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間為70 分鐘。 ( 8 ) 12 : 20 ，作業(yè)D 運(yùn)行結(jié)束。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。 ( 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。( l ) 10 : 00 ，作業(yè)A 到達(dá)并投入運(yùn)行。答：每個(gè)作業(yè)運(yùn)行將經(jīng)過兩個(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）。( 1 ）列出所有作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)間及結(jié)束時(shí)間。因J6 最短，故它第三個(gè)完成。 ( 5 ）因J5 最短，故它第二個(gè)完成。 ( 4 ）根據(jù)進(jìn)程調(diào)度可搶占原則，J3 第一個(gè)做完。 ( 2 ）但J4 到達(dá)時(shí)，因不滿足SJF ，故J4 不能被運(yùn)行，J3 繼續(xù)執(zhí)行5 分鐘。答 說明：( 1 ) J2 到達(dá)時(shí)搶占J1 。（l ）分別給出6 個(gè)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間序列、即開始執(zhí)行時(shí)間、作業(yè)完成時(shí)間、作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。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。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。給參數(shù)a,b 賦以不同值可得到不同算法。答： 可見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。 r ( conditio 二01 ) loop2 。再執(zhí)行TC amp。于是伍1 ) = 2 , 跟著（R3 卜2 。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)。 S 執(zhí)行”測(cè)試、比較和交換，, TC amp。 loop2: ( Rl ）→R3 因（R1 ) = 3 ，故（R3 ）當(dāng)前也＝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。( 4 ）舉例。此外，在進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)之前，應(yīng)等待直到C 為非。這里提及”進(jìn)程工作期間”指的是一個(gè)進(jìn)程從開始至結(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，39。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R3 來改變共享變量C 的值。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 值的過程中，另一個(gè)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。( 3 ）程序執(zhí)行說明。 條件碼＝01 ，轉(zhuǎn)向循環(huán)loop2 ；否則離開臨界區(qū)。 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)）。 共享變量C 的值保護(hù)到RI 中。 S 。 Add /decrease R3 。對(duì)每個(gè)訪問共享變量C 的進(jìn)程，編寫訪問共享變量的程序段為： 陸界區(qū)程序 說明 ( C ）→Rl 。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： TCamp。 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。 答：該計(jì)算機(jī)有一個(gè)專用硬件寄存器，它始終存放指向當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的PCB 的指針。（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。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。 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 (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）。若不考慮系統(tǒng)切換開銷，計(jì)算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。）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。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。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。一次進(jìn)程‘切換的系統(tǒng)開銷時(shí)間為S 。 ( 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 。（1）分別用先來先服務(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?。?。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。 + S339。那么有：由于任何調(diào)度方式下，S139。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 39。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。則三個(gè)作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時(shí)間為：T2=b＋(b＋a ) ＋(b＋a + c ) = 3b + 2a + c ② 令②① 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(shí)間。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 、JJ3 ，已知它們各自的運(yùn)行時(shí)間為a 、b 、c，且滿足a b ＜c，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(shí)間。