【正文】 存區(qū)無數(shù)據(jù)，empty，初值1l 緩存區(qū)中是R1寫的數(shù)據(jù)，full1，初值0l 緩存區(qū)中是R2寫的數(shù)據(jù)，full2，初值0第四步：用偽代碼描述begin empty, full1,full2：semaphore。當(dāng)緩沖區(qū)滿時，不允許再向緩沖區(qū)中存放數(shù)據(jù)；當(dāng)緩沖區(qū)空時，不允許再從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)打印輸出。 13． 有四個并發(fā)進(jìn)程：R1，R2，W1和W2，它們共享可以存放一個數(shù)的緩沖區(qū)。 goto L3 。 V（empty2）。 process R ( )begin L3:P（full2）。將信息放入緩沖池2中的一個空緩沖區(qū)中； V（full2）。 V（empty1）。 process Q ( )begin L2:P（full1）。 將信息放入緩沖池1中的一個空緩沖區(qū)中； V（full1）。process P ( )begin L1: 從輸入設(shè)備上讀入信息。coend。Q ( )。 full2 :=0。 empty2 :=n。 （2）第一步：確定進(jìn)程3個進(jìn)程P、Q、RP進(jìn)程： l 從輸入設(shè)備上讀入信息l 將信息放入緩沖池1中的一個空緩沖區(qū)中Q進(jìn)程：l 從緩沖池1中的一個非空緩沖區(qū)中取出信息l 將信息放入緩沖池2中的一個空緩沖區(qū)中R進(jìn)程：l 從緩沖池2中的一個非空緩沖區(qū)中取出信息l 將信息打印輸出第二步：確定進(jìn)程的同步、互斥關(guān)系l 同步：P當(dāng)緩沖池1中有空的緩沖區(qū)時，才可以向緩沖池1寫入信息l 同步：Q當(dāng)緩沖池1中有非空的緩沖區(qū)時，才可以從緩沖池1讀取信息l 同步：Q當(dāng)緩沖池2中有空的緩沖區(qū)時，才可以向緩沖池2寫入信息l 同步：R當(dāng)緩沖池2中有非空的緩沖區(qū)時，才可以從緩沖池2讀取信息第三步：設(shè)置信號量l 緩沖池1中的空緩沖區(qū)的數(shù)量，empty1，初值ml 緩沖池1中的非空緩沖區(qū)的數(shù)量，full1，初值0l 緩沖池2中的空緩沖區(qū)的數(shù)量，empty2，初值nl 緩沖池2中的非空緩沖區(qū)的數(shù)量，full2，初值0第四步：用偽代碼描述begin empty1,empty2,full1,full2：semaphore。 goto L3 。 V（empty2）。 process R ( )begin L3:P（full2）。將信息放入緩沖區(qū)2； V（full2）。 V（empty1）。 process Q ( )begin L2:P（full1）。 將信息放入緩沖區(qū)1； V（full1）。process P ( )begin L1: 從輸入設(shè)備上讀入信息。coend。Q ( )。 full2 :=0。 empty2 :=1。參考答案：（1）第一步：確定進(jìn)程3個進(jìn)程P、Q、RP進(jìn)程： l 從輸入設(shè)備上讀入信息l 將信息放入緩沖區(qū)1Q進(jìn)程：l 從緩沖區(qū)1取出信息l 將信息放入緩沖區(qū)2中R進(jìn)程：l 從緩沖區(qū)2取出信息l 將信息打印輸出第二步：確定進(jìn)程的同步、互斥關(guān)系l 同步：P當(dāng)緩存區(qū)1無數(shù)據(jù)時，才可以向緩沖區(qū)1寫入信息l 同步：Q當(dāng)緩存區(qū)1有數(shù)據(jù)時，才可以從緩沖區(qū)1讀取信息l 同步：Q當(dāng)緩存區(qū)2無數(shù)據(jù)時，才可以向緩沖區(qū)2寫入信息l 同步：R當(dāng)緩存區(qū)2有數(shù)據(jù)時，才可以從緩沖區(qū)2讀取信息第三步：設(shè)置信號量l 緩存區(qū)1無數(shù)據(jù)，empty1，初值1l 緩存區(qū)1有數(shù)據(jù)，full1，初值0l 緩存區(qū)2無數(shù)據(jù)，empty2，初值1l 緩存區(qū)2有數(shù)據(jù)，full2，初值0第四步：用偽代碼描述begin empty1,empty2,full1,full2：semaphore。寫出下列條件的并發(fā)程序：（1）進(jìn)程P、Q共享一個緩沖區(qū)，進(jìn)程Q、R共享另一個緩沖區(qū)。將V（full）與V（mutex）互換位置，系統(tǒng)不會出現(xiàn)什么問題，最多只是臨界資源的釋放推遲。11． 在生產(chǎn)者－消費(fèi)者問題中，如果缺少了V（full）或V（empty），或者將P（full）與P（mutex）互換位置，或者將V（full）與V（mutex）互換位置，結(jié)果分別是什么？參考答案：在生產(chǎn)者－消費(fèi)者問題中，如果缺少了V（full）或V（empty），系統(tǒng)最終可能進(jìn)入死鎖狀態(tài)。10． 什么是臨界資源？什么是臨界區(qū)？參考答案：系統(tǒng)中某些資源一次只允許一個進(jìn)程使用，這類資源稱為臨界資源，許多物理設(shè)備（如打印機(jī)、磁帶機(jī)等）和許多軟件資源（如共享變量、數(shù)據(jù)、表格、隊列等）都屬于臨界資源。每執(zhí)行一次V操作，S值加1，表示釋放一個資源，若S0，表示等待隊列為空；若S≤0，則表示等待隊列中有因申請不到相應(yīng)資源而被阻塞的進(jìn)程，于是喚醒其中一個進(jìn)程，并將其插入就緒隊列。當(dāng)S0時，其值表示當(dāng)前可供分配的資源數(shù)目；當(dāng)S0時，其絕對值表示S信號量的等待隊列中的進(jìn)程數(shù)目。V（S）：將信號量S加1，若結(jié)果大于0，則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；若結(jié)果小于或等于0，則從該信號量的等待隊列中移出一個進(jìn)程，使其從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)，并插入到就緒隊列中，然后返回當(dāng)前進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行。9． 信號量的PV操作是如何定義的？試說明信號量的PV操作的物理意義。所謂進(jìn)程同步是指相互合作的進(jìn)程需按一定的先后順序執(zhí)行，以順利完成某共同任務(wù)。系統(tǒng)中某些資源一次只允許一個進(jìn)程使用，這類資源稱為臨界資源，許多物理設(shè)備（如打印機(jī)、磁帶機(jī)等）和許多軟件資源（如共享變量、數(shù)據(jù)、表格、隊列等）都屬于臨界資源。8． 簡述進(jìn)程互斥與同步的概念。（3） 有限等待：對要求訪問臨界資源的進(jìn)程，應(yīng)保證該進(jìn)程能在有限的時間內(nèi)進(jìn)入 自己的臨界區(qū)，以免陷入“永遠(yuǎn)等待”狀態(tài)。7． 同步機(jī)制應(yīng)遵循的四個準(zhǔn)則是什么？參考答案：同步機(jī)制應(yīng)遵循的四個準(zhǔn)則是：（1） 空閑讓進(jìn)：當(dāng)無進(jìn)程處于臨界區(qū)時，相應(yīng)的臨界資源處于空閑狀態(tài)，因而應(yīng)允許一個請求進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程立即進(jìn)入自己的臨界區(qū)，以有效地利用資源。（3）進(jìn)程阻塞原語首先停止該進(jìn)程的執(zhí)行，將CPU中各寄存器內(nèi)容填入該進(jìn)程的PCB中，并將其狀態(tài)由“執(zhí)行”改為“阻塞”，然后插入相應(yīng)的阻塞隊列，最后轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度程序重新進(jìn)行調(diào)度。如果該進(jìn)程還有子進(jìn)程，則一并予以撤消。（2）進(jìn)程撤消原語的主要功能是收回被撤消進(jìn)程所占用的系統(tǒng)資源，包括PCB。6． 進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程撤銷、進(jìn)程阻塞、進(jìn)程喚醒幾個原語主要應(yīng)完成哪些工作？參考答案：（1）進(jìn)程創(chuàng)建原語的功能是為新進(jìn)程申請一個空白PCB，分配必要的資源，并把新進(jìn)程的相關(guān)信息填入PCB中，如進(jìn)程名、父進(jìn)程標(biāo)識符、處理器初始狀態(tài)、進(jìn)程狀態(tài)、進(jìn)程優(yōu)先級、進(jìn)程對應(yīng)程序入口地址、資源申請和分配情況等。當(dāng)執(zhí)行中的進(jìn)程因某種原因而暫停時，必須將這些寄存器中的信息保存在PCB中，以便當(dāng)進(jìn)程再次獲得處理器時，能從PCB中恢復(fù)上次斷點(diǎn)處的現(xiàn)場信息而正確地繼續(xù)執(zhí)行。（2）說明信息：是與進(jìn)程調(diào)度有關(guān)的一些信息，包括進(jìn)程所處的狀態(tài)、進(jìn)程優(yōu)先權(quán)、進(jìn)程等待時間或已執(zhí)行時間、進(jìn)程阻塞原因等?？梢?，系統(tǒng)是根據(jù)PCB來感知進(jìn)程的存在的，PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。通過PCB，使得原來不能并發(fā)執(zhí)行的程序，成為能并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。 （4）阻塞→就緒：處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，所等待的事情已經(jīng)發(fā)生，如I/O操作已完成或獲得了所需的資源，則進(jìn)程將轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。 （2）執(zhí)行→就緒：在分時系統(tǒng)中，正在執(zhí)行的進(jìn)程如果時間片用完則將暫停執(zhí)行；在搶占調(diào)度方式中，如有更高優(yōu)先級的進(jìn)程需要運(yùn)行，將迫使正在運(yùn)行的進(jìn)程讓出CPU。參考答案：進(jìn)程有就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)三種狀態(tài)。（4） 各進(jìn)程在并發(fā)執(zhí)行過程中存在異步性特征，而程序本身是靜態(tài)的，沒有這個特征。一個程序可由多個進(jìn)程共享，而一個進(jìn)程在其運(yùn)行過程中又可順序地執(zhí)行多個程序。（2） 進(jìn)程是一個能獨(dú)立運(yùn)行的單位，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，而程序則不然。首先程序是構(gòu)成進(jìn)程的組成部分之一，一個進(jìn)程的運(yùn)行目標(biāo)是執(zhí)行它所對應(yīng)的程序，如果沒有程序，進(jìn)程就失去了其存在的意義；反之，如果沒有進(jìn)程，多道程序也不可能并發(fā)運(yùn)行。3． 簡述進(jìn)程與程序的區(qū)別和聯(lián)系。2． 什么是進(jìn)程？進(jìn)程有哪些特征？其中最基本的特征是什么？參考答案：進(jìn)程是具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨(dú)立單位。第二章習(xí)題：1． 進(jìn)程管理主要包括哪些管理功能？參考答案：進(jìn)程管理實際上就是對處理器的管理，因為傳統(tǒng)的多道程序系統(tǒng)中，處理器的分配和運(yùn)行都是以進(jìn)程為基本單位的。（3） 圖形接口：這是為了方便用戶使用操作系統(tǒng)而提供的圖形化操作界面。（2） 程序接口：是操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的接口，是為應(yīng)用程序在執(zhí)行中訪問系統(tǒng)資源而設(shè)置的，通常由一組系統(tǒng)調(diào)用組成，每一個系統(tǒng)調(diào)用都是一個能完成特定功能的子程序。5． 操作系統(tǒng)一般為用戶提供了哪三種使用接口？參考答案：現(xiàn)代操作系統(tǒng)通常向用戶提供以下三種類型的用戶接口：（1） 命令接口：操作系統(tǒng)向用戶提供一組鍵盤操作命令。其中最基本的特征是并發(fā)和共享，它們互為存在條件。參考答案： ① 航空航天，核變研究：配置實時操作系統(tǒng)；② 國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)處理中心：配置批處理操作系統(tǒng)；③ 機(jī)房學(xué)生上機(jī)學(xué)習(xí)編程：配置分時操作系統(tǒng)；④ 鍋爐爐溫控制：配置實時操作系統(tǒng)；⑤ 民航機(jī)票訂購系統(tǒng)：配置實時操作系統(tǒng)；⑥ 兩個不同地區(qū)之間發(fā)送電子郵件：配置網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；⑦ 產(chǎn)品組裝流水線：配置實時操作系統(tǒng)。對于不同的應(yīng)用領(lǐng)域其硬件環(huán)境和設(shè)備配置情況有明顯得差別。因為通常相應(yīng)硬件配置較低，而且對操作系統(tǒng)提供的功能要求也不高。（6） 分布式操作系統(tǒng)：是配置在分布式處理系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)，其最基本的特征是能實現(xiàn)處理上的分布，而處理分布的實質(zhì)是資源、功能、任務(wù)和控制都是分布的。（4） 微機(jī)操作系統(tǒng)：是配置在微型計算機(jī)上的操作系統(tǒng)，可以是單任務(wù)或多任務(wù)，也可以是單用戶或多用戶系統(tǒng)。（2） 分時操作系統(tǒng)：具有多路性、獨(dú)立性、及時性和交互性特征，而交互性是其最重要的特征之一。這五大部分相互配合，協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)的資源管理、控制程序的執(zhí)行、并為用戶提供方便的使用接口。它是計算機(jī)硬件和其它軟件以及計算機(jī)用戶之間的聯(lián)系紐帶，如果沒有操作系統(tǒng)，用戶幾乎無法使用計算機(jī)系統(tǒng)。1． 什么是操作系統(tǒng)？它在計算機(jī)中的地位如何？其功能有哪些？參考答案：操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機(jī)硬件和軟件資源，合理地對各類作業(yè)進(jìn)行調(diào)度，以及方便用戶使用的程序的集合。 操作系統(tǒng)是計算機(jī)系統(tǒng)中最靠近硬件的一層軟件，它支持和管理硬件，與具體的應(yīng)用領(lǐng)域無關(guān)，在計算機(jī)系統(tǒng)的所有軟件中，操作系統(tǒng)是基礎(chǔ)，其它軟件只有在操作系統(tǒng)的支持下，才能發(fā)揮作用。從資源管理的觀點(diǎn)看，操作系統(tǒng)具有五個方面的功能：處理器管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和提供用戶接口。2． 操作系統(tǒng)有哪幾種類型？各有什么特點(diǎn)？參考答案：操作系統(tǒng)是隨著計算機(jī)硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶的使用要求的提高而從無到有不斷完善起來的，其主要類型及其特點(diǎn)如下：（1） 批處理操作系統(tǒng)：具有很高的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量，但作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間較長，也沒有交互性。（3） 實時操作系統(tǒng)：實時操作系統(tǒng)通常是專用的，具有高及時性和高可靠性，但交互性較弱。（5） 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：是配置在網(wǎng)絡(luò)中的操作系統(tǒng)，用于管理網(wǎng)絡(luò)通信和共享資源，協(xié)調(diào)各計算機(jī)上任務(wù)的運(yùn)行，并向用戶提供統(tǒng)一的、有效方便的網(wǎng)絡(luò)接口。（7） 嵌入式操作系統(tǒng)：通常具有以下特點(diǎn)：（1）操作系統(tǒng)規(guī)模一般較小。（2）應(yīng)用領(lǐng)域差別大。3． 現(xiàn)有以下計算機(jī)的應(yīng)用場合，請為其選擇適當(dāng)?shù)牟僮飨到y(tǒng)：① 航空航天，核變研 究；② 國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)處理中心；③ 機(jī)房學(xué)生上機(jī)學(xué)習(xí)編程；④ 鍋爐爐溫控制；⑤ 民航機(jī)票訂購系統(tǒng)；⑥ 兩個不同地區(qū)之間發(fā)送電子郵件；⑦ 產(chǎn)品組裝流水線。4． 操作系統(tǒng)有哪些特征？其最基本的特征是什么？它們之間有什么聯(lián)系？參考答案：不同操作系統(tǒng)的特征各不相同，但都具有以下幾個基本特征：并發(fā)性、共享性、虛擬性和異步性。首先，共享是以并發(fā)執(zhí)行為條件，若系統(tǒng)不支持程序并發(fā)執(zhí)行，則系統(tǒng)中將不存在資源共享；同時，共享也必然會影響程序的并發(fā)執(zhí)行，若資源共享不當(dāng)，并發(fā)性會減弱，甚至無法實現(xiàn)。用戶從鍵盤上輸入命令， 命令解釋程序接收并解釋這些命令，然后調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)部的相應(yīng)程序，完成相應(yīng)的功能。系統(tǒng)調(diào)用只能在程序中調(diào)用，不能直接作為命令從鍵盤上輸入執(zhí)行。用戶利用鼠標(biāo)、窗口、菜單、圖標(biāo)等圖形用戶界面工具，可以直觀、方便、有效地使用系統(tǒng)服務(wù)和各種應(yīng)用程序及實用工具，而不必象使用命令接口那樣去記住命令名及格式。主要有以下幾方面的功能：進(jìn)程控制、進(jìn)程互斥與同步、進(jìn)程通信、進(jìn)程調(diào)度。進(jìn)程具有動態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、異步性、結(jié)構(gòu)性特征，其中最基本的特征是動態(tài)性。參考答案：進(jìn)程與程序是兩個不同的概念，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。但進(jìn)程與程序又有著本質(zhì)的區(qū)別：（1） 程序是靜態(tài)概念，本身可以作為軟件資源長期保存；而進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行 過程，是動態(tài)的，有一定的生命期。（3） 程序和進(jìn)程無一一對應(yīng)關(guān)系。例如，在分時系統(tǒng)中多個終端用戶同時進(jìn)行C程序編譯，這樣，一個C編譯程序?qū)?yīng)多個用戶進(jìn)程；而對每個用戶進(jìn)程來說，在進(jìn)行編譯的過程中會用到預(yù)處理、詞法及語法分析、代碼生成和優(yōu)化等幾個程序模塊。4． 進(jìn)程有哪三種基本狀態(tài)？試說明引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的典型原因。引起進(jìn)程發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)換的典型原因：（1） 就緒→執(zhí)行：處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序為之分配了處理器后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)換到執(zhí)行狀