【正文】 p(mutex) //申請登記 找出一個空床位將名字登入表中 v(mutex) end 注銷過程：(`3’) begin p(mutex) //申請退房 找出自己的登記項，并刪除該項的登記 v(mutex) v(empty)end. 5有一個閱覽室，共有100個座位。 mutex:=1。(4’)用P、V操作表達購票者的工作過程如下：(`4’)empty,mutex:semaphore。(2’)2） 一個售票廳可容納100人購票，說明最多允許100個購票者共享售票廳；可引入一個信號量empty，其初值為100。試問：1） 購票者之間是同步還是互斥？用P、V操作表達購票者的工作過程。如果廳內(nèi)不足100人則允許進入，進入后購票，購票后退出。這里type代表隊列的類型，它的取值為輸入、輸出和空白。對任一隊列的操作必須互斥。答：假定用信號量s代表任一隊列的可用緩沖區(qū)個數(shù)。過程add_buf(type,numb)和take_buf(type,numb)分別用來把緩沖區(qū)numb插入type隊列和從type隊列中取出緩沖區(qū)numb。若考慮互斥共享緩沖區(qū)，請自己加上。 (2’) Cobegin (`6’=2’*3) P0 P1 P2 begin begin begin P(B0S2) P(B1S2) P(B2S2) 從B0取一個數(shù)據(jù) 從B1取一個數(shù)據(jù) 從B2取一個數(shù)據(jù) V(B0S2) V(B1S1) V(B2S1) 加工 加工 加工 P(B1S1) P(B2S1) P(B0S1) 將加工結(jié)果送B1 將加工結(jié)果送B2 將加工結(jié)果送B0 V(B1S2) V(B2S2) V(B0S2) end end end coend這道題也可以增加互斥信號量，以便P0與P1之間互斥使用B0緩沖區(qū)，P1與P2之間互斥使用B1緩沖區(qū)，P2與P0之間互斥使用B0緩沖區(qū)。B2S1=2。B1S1=2。 B0S1=2。(2’)為此，應(yīng)設(shè)置6個信號量：B0S1,B0S2,B1S1,B1S2,B2S1,B2S2,分別代表B0,B1,B2中是否有空緩沖和有數(shù)據(jù)。試用P、V操作寫出三個進程之間的同步及互斥流程。綜合題1如下圖所示的工作模型中，有三個進程p0,p1,p2和三個緩沖區(qū)B0,B1,B2. 進程之間借助于相鄰緩沖區(qū)進行消息傳遞：每個進程每次從緩沖區(qū)中取一條消息，經(jīng)加工處理后送入另一個緩沖區(qū)中，三個緩沖區(qū)分別可存放3,2,2個消息。 管程具有以下特性： ① 管程內(nèi)部的局部數(shù)據(jù)變量只能被管程內(nèi)定義的過程所訪問，不能被管程外面聲明的過程直接訪問② 進程要想進入管程，必須調(diào)用管程內(nèi)的某個過程③ 一次只能有一個進程在管程內(nèi)執(zhí)行，而其余調(diào)用該管程的進程都被掛起，等待該管程成為可用的。10什么是管程？它由哪幾部分組成？有什么基本特性?答：一個管程定義了一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進程在其上執(zhí)行的一組操作，這組操作能同步進程和改變管程中的數(shù)據(jù)。④ 線程在執(zhí)行過程中，需要協(xié)作同步。② 資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。9什么是線程？它與進程有什么關(guān)系？答：線程是進程中實施調(diào)度和分派的基本單位。V(S)順序執(zhí)行下述兩個動作（1分）：⑴S值加1，即S=S+1。⑵如果S=0,則該進程繼續(xù)執(zhí)行。（1分）P,V操作原語有如下定義。當(dāng)多個進程都等待同一信號量時，它們就排成一個隊列，由信號量的指針項指出該隊列的隊首。如已有進程進入自己的臨界區(qū)，則其他所有試圖進入臨界區(qū)的進程必須等待③ 進入臨界區(qū)的進程要在有限的時間內(nèi)退出，以便讓其他進程能及時進入自己的臨界區(qū)④ 如果進程不能進入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出cpu，避免進程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象.8簡述信號量的定義和作用。 進程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進程因直接制約相互發(fā)送消息而進行相互合作、相互等待，是各進程按一定的速度執(zhí)行的過程。 直接制約是由并發(fā)進程相互共享對方的私有資源所引起的；間接制約是由競爭共有資源而引起的。答：進程至少有三種基本狀態(tài)：運行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和阻塞狀態(tài)（或等待狀態(tài)） 。 （3）不同的進程可以包含同一個程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個進程。 3試比較進程和程序的區(qū)別答：（1）進程是一個動態(tài)的概念，而程序是一個靜態(tài)的概念，程序是指令的有序集合，無執(zhí)行含義，進程則強調(diào)執(zhí)行的過程。因此，盡管進程是動態(tài)概念，是程序的執(zhí)行過程，但是，在多個進程并行執(zhí)行時，仍然只有一個進程占據(jù)處理機執(zhí)行，而其他并發(fā)進程則處于就緒或等待狀態(tài)。 2有人說，一個進程是由偽處理機執(zhí)行的一個程序，這話對嗎？為什么？答：對。然而，進程與程序之間存在密切關(guān)系，進程的功能是通過程序的運行得以實現(xiàn)的，進程活動的主體是程序。為此，人們引入了“進程（Process）”這一概念來描述程序動態(tài)執(zhí)行過程的性質(zhì)。簡答題1在操作系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？答: 由于多道程序并發(fā)執(zhí)行時共享系統(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?！钡男聽顟B(tài)。16進程通信是指進程間的信息交換。15阻塞態(tài)又稱等待態(tài)，指正在運行的進程因等待某個條件發(fā)生而不能運行時所處的狀態(tài)。14運行態(tài)正在cpu上執(zhí)行的進程所處的狀態(tài)。12原語指操作系統(tǒng)中實現(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。10管程管程是一種高級同步機制，一個管程定義一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和能為并發(fā)進程在其上執(zhí)行的一組操作，這組操作能使進程同步和改變管程中的數(shù)據(jù)。8臨界區(qū)在每個進程中訪問臨界資源的那段程序。也就是說，這些具有伙伴關(guān)系的進程在執(zhí)行次序上必須遵循確定的規(guī)律。5互斥在邏輯上本來完全獨立的進程，由于競爭同一個資源而產(chǎn)生的相互制約的關(guān)系。3可再現(xiàn)性是指程序的執(zhí)行結(jié)果與程序運行的速度無關(guān)。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1順序性是指順序程序所規(guī)定的每個動作都在上個動作結(jié)束后才開始的特性。答：特權(quán)指令是一類只能在核心態(tài)下執(zhí)行的機器指令。實現(xiàn)處理機狀態(tài)從用戶態(tài)到核心態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而進入操作系統(tǒng)核心空間去執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用的代碼。③進入方式不同。②運行狀態(tài)不同。 11系統(tǒng)調(diào)用與過程調(diào)用在功能及實現(xiàn)上有什么相同點和不同點？答：相同點：兩者都由程序代碼構(gòu)成，可直接用高級程序設(shè)計語言（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)用時傳送參數(shù)。 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。10什么是處理機的核心態(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，處理機處于核心態(tài)。9什么是實時系統(tǒng)？它有什么特征？答：實時系統(tǒng)：在被控對象允許時間范圍內(nèi)做出響應(yīng) 。8什么是分時系統(tǒng)，它有什么特征？答：分時系統(tǒng)：把處理機的運行時間分成很短的時間片，按時間片輪轉(zhuǎn)的方式，把處理機分配給各進程使用。（1）飛機的導(dǎo)航，（2）辦公自動化系統(tǒng)，（3）航空訂票系統(tǒng)，（4）復(fù)雜的科學(xué)計算，（5）圖書檢索系統(tǒng)答：（1）飛機的導(dǎo)航系統(tǒng)，應(yīng)采用硬實時操作系統(tǒng) （2）辦公自動化系統(tǒng)，應(yīng)采用分時操作系統(tǒng) （3）航空訂票系統(tǒng)，應(yīng)采用軟實時操作系統(tǒng) （4）復(fù)雜的科學(xué)計算，應(yīng)采用批處理系統(tǒng) （5）圖書檢索系統(tǒng)，應(yīng)采用軟實時操作系統(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)編成一個作業(yè)執(zhí)行序列，由專門編制的監(jiān)督程序自動依次處理。6不同類型的操作系統(tǒng)提供不同的功能。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。5試說明多道程序設(shè)計和多任務(wù)系統(tǒng)之間的關(guān)系答：多道程序設(shè)計是利用外設(shè)與cpu能夠并行處理的特性，在主存同時存放多個程序，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。4多道程序和多重處理有何區(qū)別？答：多道程序是作業(yè)之間自動調(diào)度執(zhí)行、共享系統(tǒng)資源，并不是真正的同時執(zhí)行多個作業(yè)；而多重處理系統(tǒng)配置多個cpu，能真正同時執(zhí)行多道程序。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。 2推動操作系統(tǒng)形成和發(fā)展的主要動力是什么？答：推動操作系統(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)用需求擴大伴隨計算機器件的更新?lián)Q代和計算機體系結(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。簡答題1什么是操作系統(tǒng)？它的主要功能是什么？答：操作系統(tǒng)是控制和管理計算機系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源，有效地組織多道程序運行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計算機之間的接口。15資源共享是指計算機系統(tǒng)中的資源被多個進程所功用。13脫機I/O是指輸入/輸出工作不受主機直接控制，而由衛(wèi)星機專門負(fù)責(zé)完成I/O，主機專門完成快速計算任務(wù)，從而二者可以并行操作。11特權(quán)指令指指令系統(tǒng)中這樣一些指令，如啟動設(shè)備指令、設(shè)置時鐘指令、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。每一個子功能稱作一條系統(tǒng)調(diào)用命令。9實時表示“及時”或“既時”。8分時就是對時間的共享。6并行是指兩個或多個活動在同一時刻同時執(zhí)行的情況。5并發(fā)是指兩個或多個活動在同一給定的時間間隔中進行。4多道程序設(shè)計在這種設(shè)計技術(shù)下，內(nèi)存中能同時存放多道程序，在管理程序的控制下交替的執(zhí)行。名詞解釋1操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是管理和控制計算機系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源，有效地組織多道程序運行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計算機之間的接口。2管態(tài)當(dāng)執(zhí)行操作系統(tǒng)程序時，處理機所處的狀態(tài)3目態(tài)當(dāng)執(zhí)行普通用戶程序時，處理機所處的狀態(tài)。這些作業(yè)共享CPU和系統(tǒng)中的其他資源。它是宏觀上的概念。7吞吐量在一段給定的時間內(nèi)，計算機所能完成的總工作量。在分時系統(tǒng)中，分時主要是指若干并發(fā)程序?qū)PU時間的共享。10系統(tǒng)調(diào)用是用戶在程序中能以“函數(shù)調(diào)用”形式調(diào)用的、由操作系統(tǒng)提供的子功能的集合。它是操作系統(tǒng)對外的接口，是用戶級程序取得操作系統(tǒng)服務(wù)的唯一途徑。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。14聯(lián)機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直接控制下進行。例如，多個進程同時占用內(nèi)存，從而對內(nèi)存共享；它們并發(fā)執(zhí)行時對cpu進行共享；各個進程在執(zhí)行過程中提出對文件的讀寫請求，從而對磁盤進行共享等等。操作系統(tǒng)的主要功能有5個方面，即存儲管理、處理機管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口。 應(yīng)用需求促進了計算機技術(shù)的發(fā)展，也促進了操作系統(tǒng)的不斷更新升級。并發(fā)性是指兩個或多個活動在同一給定的時間間隔中進行；共享是指計算機系統(tǒng)中的資源被多個進程所共用；不確定性是指系統(tǒng)中各種事件發(fā)生順序的不可預(yù)測性。要有效使用多重處理，必須采用多道程序設(shè)計技術(shù)，而多道程序設(shè)計原則上不一定要求多重處理系統(tǒng)的支持。而多任務(wù)系統(tǒng)主要指多進程交叉使用cpu。因為一個程序也可以采用多任務(wù)處理機制。假定有如下的應(yīng)用環(huán)境，請你為它們選擇適合的操作系統(tǒng)。其主要特征是：用戶脫機使用計算機、成批處理、多道程序運行。其主要特征是：交互性、多用戶同時性、獨立性。其主要特征是：對實時信息分析處理速度要比進入系統(tǒng)快、要求安全可靠、資源利用率低。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，從而能對所有寄存器和內(nèi)存進行訪問，啟動i/o操作等。（2分）設(shè)置這兩種不同狀態(tài)的目的是為了保護操作系統(tǒng)程序（特別是其內(nèi)核部分），防止受到用戶程序的損害。 不同點：①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。過程調(diào)用只能在用戶態(tài)下運行，不能進入核心態(tài)，而系統(tǒng)調(diào)用是在核心態(tài)下運行的。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，會產(chǎn)生異常事件。 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。而系統(tǒng)調(diào)用不是機器指令，它往往以函數(shù)調(diào)用的形式出現(xiàn)，實現(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 。2封閉性是指只有程序本身的動作才能改變程序的運行環(huán)境。4進程程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過程。6同步是指進程間共同完成一項任務(wù)時直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。7臨界資源一次僅允許一個進程使用的資源。9線程線程是進程中實施調(diào)度和分派的基本單位。11進程控制塊進程控制塊是進程存在的唯一標(biāo)識，它保存了系統(tǒng)管理和控制進程所必須的信息，是進程動態(tài)特性的集中表現(xiàn)。13就緒態(tài)進程已經(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，進程就可以變?yōu)檫\行態(tài)。在單cpu系統(tǒng)中，任何時候最多只能有一個進程處于運行狀態(tài)。處于阻塞態(tài)的進程在邏輯上是不能運行的，即使cpu空閑，它也不能占用cpu。17同步機制同步機構(gòu)是負(fù)責(zé)處理進程之間制約關(guān)系的機制，即操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)解決進程之間協(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)行機構(gòu)。用程序這個靜態(tài)的概念已不能如實反映程序并發(fā)執(zhí)行過程中的這些特征。 進程和程序是兩個完全不同的概念。進程不能脫離開具體程序而獨立存在。 因為偽處理機的概念只有在執(zhí)行時才存在，它表示多個進程在單處理機上并發(fā)執(zhí)行的一個調(diào)度單位。這些并發(fā)進程就相當(dāng)于由偽處理機執(zhí)行的程序。 （2）進程具有并行特征（獨立性、異步性），程序則沒有。4進程的基本狀態(tài)有哪些？試描繪進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換如下圖：運行態(tài)進程調(diào)度所需要的資源未被滿足（如等待 I/O）時間片到所需資源得到滿足（如I/O完成）運行