1、操作系统教程(第三版) 作者：孙钟秀 部分课后习题答案 第一章 操作系统概论 二、应用题 1、有一台计算机，具有 1MB 内存，操作系统占用 200KB，每个用户占用 200KB。如果用户进程等待 I/O 的时间为 80%， 若增加 1MB 内存， 则 CPU 的利用率提高多少？ 解：每个进程等待的百分比率为 p，则 n 个进程同时等待的概率为 pn，当 n 个进程同时等待 I/O 期间 CPU 是空闲的，故 CPU 的利用率是 1-pn除去操作系统占用的内存，剩余内存能容纳 4 个用户进程，由于每个用户进程等待 I/O的时间为 80，故 CPU 的利用率为 1-(80%)4=59% 若再增加
2、 1M 内存，内存就能容纳 9 个用户进程了， CPU 的利用率为 1-(80%)9=87% 利用率提高为 (87%)/(59%)=147% 147 100 47 增加 1M 内存 CPU 利用率 47。 2、设一计算机系统有输入机一台、打印机两台，现有二道程序同时投入运行，且程序 A 先开始运行，程序 B 后运行。 程序 A 的运行轨迹为：计算 50ms，打印信息 100ms，再计算 50ms ,打印信息 100ms ,结束。程序 B 运行的轨迹为：计算 50ms，输入数据 80ms，再计算 100ms，结束。 要求： (1) 用图画出这二道程序并发执行时的工作情况。 (2) 说明在二道程序
3、运行时， CPU 有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会空闲等待？ (3) 程序 A、 B 运行时有无等待现象？在什么时候会发生等待现象？ 答： (1)工作情况如图。 (2) CPU有空闲等待，它发生在100ms 150ms时间段内，此时间段内程序A与程序B都在进行I/O操作。 (3) 程序 A 无等待现象，程序 B 在 0ms50ms 时间段与 180ms200ms 时间段内有等待现象。 100 ms50 ms计算100 ms打印50 ms计算打印50 ms 80 ms计算 输入100 ms计算50 ms 等待20 ms等待0 50 100150 180200300ms 程序 A 程
4、序 B 时间 如果将上题的轨迹更改为如下，情况又如何呢？即 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序 A 先开始运行，程序B后开始运行。 程序A的轨迹为:计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束； 程序B的运行轨迹为:计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。 问题: (1) 画出两道程序运行的时间关系图； (2) 两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间等待？ (3) 程序A、B有无等待CPU的情况？若有，在哪段时间等待？ 解答： (1) 两道程序运行的时间关系图： (2) CPU 有空闲等待，它发生在 100ms
5、130ms 时间段内，此时间段内程序 A 与程序 B工作情况的另一种描述形式如下： 程序 A程序 B 输入程序 A 打印计算程序 A 程序 B 打印机 输入设备 50 100150 180200 300 ms 时间 计算 计算 打印输入 计算程序 A 程序 B 程序 BCPU 250 50 计算程序 A 程序 B 打印机 输入设备 100 130 200 230 380 ms 时间 计算 计算 输入 打印计算程序 A程序 B程序 BCPU 280 输入 程序 A打印程序 B 打印 打印都在进行 I/O 操作。 (3) 程序 A 无等待现象，程序 B 在 0ms50ms 时间段与 200ms23
6、0ms 时间段内有等待现象。 3、设三道程序，按照 A、 B、 C 优先次序运行，其内部计算和 I/O 操作时间由图给出。 A B C C11=30ms C21=60ms C31=20ms| | | I12=40ms I22=30ms I32=40ms| | | C13=10ms C23=10ms C33=20ms试画出按多道运行的时间关系图 (忽略调度执行时间 )。完成三道程序共花多少时间？比单道程序节省了多少时间？若处理器调度程序每次运行程序的转换时间花 1ms，试画出各程序状态转换的时间关系图。 解答：完成三道程序抢占式花费时间是 190 ms，非抢占花费时间是 180 ms，单道花费时
7、间是 260 ms，抢占式比单道节省时间为 70 ms。 单道程序运行时间： 260ms A： 30+40+10=80 ms B： 60+30+10=100 ms C： 20+40+20=80 ms 4、在单 CPU 和两台 I/O(I1 和 I2)设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。它们的执行轨迹如下： Job1： I2(30ms)、 CPU(10ms)、 I1(30ms)、 CPU(10ms)、 I2(20ms) Job2： I1(20ms)、 CPU(20ms)、 I2(40ms) Job3： CPU(30ms)、 I1(20ms) 、 CPU(10ms)、 I1(10ms)
8、 如果 CPU、 I1 和 I2 都能并行工作，优先级从高到低为 Job1、 Job2 和 Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的 CPU，但是不抢占 I1 和 I2。试求： (1)每个作业从投入到完成分别需要多少时间。 (2)从投入到完成 CPU 的利用率。 (3) I/O 设备的利用率。 答： (1)JOB1,JOB2,JOB3 从投入到完成分别所需时间为 110， 90， 110。 (2)每个作业从投入到完成 CPU 的利用率是 72.7。 (3)I1 的利用率是 72.7， I2 的利用率是 81.8。 5、在单 CPU 和两台 I/O(I1 和 I2)设备的多道程序设计环境
9、下，同时投入三个作业运行。它们的执行轨迹如下： Job1： I2(30ms)、 CPU(10ms)、 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，优先级从高到低为 Job1、 Job2 和 Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的 CPU，但是不抢占 I1 和 I2。试求： (1)每个作业从投入到完成分别需要多少时间。 (2)从投入到完成 CPU 的利用率。 (3) I/O 设备的利用率。 答： (1)JOB1,JOB2,
10、JOB3 从投入到完成分别所需时间为 80， 90， 90ms。 (2)每个作业从投入到完成 CPU 的利用率是 77.8。 (3)I1 的利用率是 77.8， I2 的利用率是 77.8。 6、若内存中存在 3 道程序 A、 B、 C，它们按照 A、 B、 C 的优先次序运行。各程序的计算轨迹为： A：计算 (20ms)、 I/O(30ms)、计算 (10ms) B：计算 (40ms) 、 I/O(20ms)、计算 (10ms) C：计算 (10ms)、 I/O(30ms)、计算 (20ms) 如果三道程序都使用相同的设备进行 I/O(即程序用串行方式使用设备，调度开销忽略不计 )。试分别画
11、出单道和多道运行的时间关系图。两种情况下， CPU 的平均利用率各为多少？ 答：单道：总运行时间是 190ms， CPU 的利用率是 110/190 61.3。 多道：多道的总运行时间 140ms， CPU 的利用率是 110/140 78.6。 7、若内存中存在 3 道程序 A、 B、 C，它们按照 A、 B、 C 的优先次序运行。它们单独运行时的 CPU 和 I/O 占用时间为： 程序 A： 60 20 30 10 40 20 20 (ms) I/O2 CPU I/O1 CPU I/O1 CPU I/O1 程序 B： 30 40 70 30 30 (ms) I/O1 CPU I/O2 CP
12、U I/O2 程序 C： 40 60 30 70(ms) CPU I/O1 CPU I/O2 如果三道程序同时并发执行，调度开销忽 略不计，但是优先级高的程序可以中断优先级低的程序，优先级与 I/O 设备无关。试画出多道运行的时间关系图，并问最早与最迟结束的程序是哪个？每道程序执行到结束分别使用了多少时间？计算三个程序全部运算结束时的 CPU 平均率？ 答：最早结束的是 B，最晚的是 C， A 的运行时间是 250ms， B 的运行时间是 220ms， C 的运行时间是 310ms， CPU 的利用率是 190/310 61.3。 8、若两个程序， A 程序按顺序使用： (CPU)10s， (
13、设备甲 )5s， (CPU)10s， (设备乙 )10s，(CPU)10s。 B 程序按顺序使用： (设备甲 )10s， (CPU)10s， (设备乙 )5s， (CPU)5s， (设备乙 )10s。在顺序环境下先执行 A，在执行 B，求出总的 CPU 利用率为多少？ 答：程序 A 的执行了 40 秒，其中 CPU 使用了 25 秒， B 程序执行 40 秒，其中 CPU 使用了 15 秒，而程序共使用了 80 秒， CPU 花 40 秒， CPU 的利用率是 40/80=50%。 9、在某计算机系统中，时钟中断处理程序每次执行时间为 2ms(包括进程切换开销 )。若中断频率为 60Hz，试问
14、 CPU 用于时钟中断处理的时间比率为多少？ 答：因为时钟中断频率是 60HZ，时钟周期是 1000ms/60 50/3(ms) 在每一个时钟周期里， CPU 花 2ms 处理执行任务，所以 CPU 用于时钟中断的时间比例是 2/(50/3)=6/50=12%。 第二章 处理机管理 二、应用题 1、下列指令中，哪些只能在核心态运行？ (1)读时钟日期； (2)访管指令； (3)设时钟日期； (4)加载 PSW； (5)置特殊寄存器； (6)改变存储器映象图； (7)启动 I/O 指令。 答：可以在核心态下运行的是： (3)设时钟日期； (4)加载 PSW； (5)置特殊寄存器； (6)改变存储
15、器映象图； (7)启动 I/O 指令。 2、假设有一种低级调度算法 是让“最近使用处理器较少 的进程”运行，试解释这种算法对“ I/O 繁重”型作业有利，但并不是永远不受理“处理器繁重”型作业。 答：因为 I/O 繁忙作业忙于 I/O，所以使用 CPU 较少，按照调度策略算法优先执行。一个进程等待 CPU 时间够长，是最近最少使用 CPU 进程，被优先调度。 3、并发进程之间有什么样的相互制约关系？下 列日常生活中的活动属于哪种制约关系？ (1)踢足球； (2)吃自助餐； (3)图书馆借书； (4)电视机生产流水线工序 答：并发进程之间的相互制约关系有：互斥和同步。 属于互斥关系的有： (1)
16、踢足球； (3)图书馆借书； 属于同步关系的有： (2)吃自助餐； (4)电视机生产流水线工序 5、若后备作业队列中等待运行的同时有三个作业 J1、 J2 和 J3，已知它们各自的运行为a、 b、 c，且满足 a0 可见，采用短作业优先算法调度能获得最小平均周转时间时间。 7、假定执行表中作业队列，作业号为到达顺序，依次在时刻 0 按次序 1、 2、 3、 4、 5进入单处理器系统。 (1) 分别用先来先服务调度算法、时间片轮转调度算法、短作业优先调度算法以及非抢占优先权调 度算法算出各作业的执行先后次序 (注意优先权高的数值小 )； (2) 计算各种情况下作业的平均作业周转时间和平均作业带权
17、周转时间。 作业号 执行时间 优先权 1 10 3 2 1 1 3 2 3 4 1 4 5 5 2 解答： FCFS 作业 执行时间 等待时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 10 0 0 10 10 1 2 1 10 10 11 11 11 3 2 11 11 13 13 6.5 4 1 13 13 14 14 14 5 5 14 14 19 19 3.8 T=13.4 W=7.26 时间片轮转，时长为 q=1 作业 执行时间 提交时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 1 10 0 19 19 1.9 2 1 0 2 2 2 3 2 0 7 7 3.5 4 1 0 4 4 4
18、 5 5 0 14 14 2.8 T=9.2 W=2.84 SJF 次序 执行时间 等待时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间2 1 0 0 1 1 1 4 1 1 1 2 2 2 3 2 2 2 4 4 2 5 5 4 4 9 9 1.8 1 10 9 9 19 19 1.9 T=7 W=1.74 非强占优先权调度 次序 执行时间 等待时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间2 1 0 0 1 1 1 5 5 1 1 6 6 1.2 3 2 6 6 8 8 4 1 10 8 8 18 18 1.8 4 1 18 18 19 19 19 T=10.4 W=5.4 10、有 5
19、 个批处理作业 A 到 E 均已到达计算中心，其运行时间分别为： 2、 4、 6、 8 和10 分钟；各自的优先级分别被 规定为 1、 2、 3、 4 和 5，这里 5 为最高级。对于 1)时间片轮转算法、 2)优先数算法、 3)短作业优先算法、 4)先来先服务调度算法 (按到达次序 C、 D、 B、 E、 A)，在忽略进程切换时间的前提 下，计算出平均作业周转时间。 (对 1)每个作业获得相同的 2 分钟的时间片； 对 2)到 4)采用单道运行， 直到结束。 ) 解答： FCFS 作业 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间 C 6 0 6 1 D 8 6 14 1.75 B 4 14
20、18 4.5 E 10 18 28 2.8 A 2 28 30 15 T=19.2 W=5.01 时间片轮转，时长为 q=2 作业 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间A 2 0 2 1 B 4 8 12 3 C 6 14 20 3.33 D 8 18 26 3.25 E 10 20 30 3 T=14 W=2 SJF 次序 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间 A 2 0 2 1 B 4 2 6 1.5 C 6 6 12 2 D 8 12 20 2.5 E 10 20 30 3 T=14 W=2 优先权调度 次序 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间 E 10 0 10 1
21、 D 8 10 18 2.25 C 6 18 24 4 B 4 24 28 7 A 2 28 30 15 T=22 W=5.85 11、有 5 个批处理作业 A 到 E 均已到达计算中心，其运行时间分别为： 10、 6、 2、 4、和 8 分钟；各自的优先级分别被 规定为 3、 5、 2、 1 和 4，这里 5 为最高级。若不考虑系统切换开销，计算出平均作业周转时间。 (1)FCFS(按 A、 B、 C、 D、 E)； (2)优先级调度算法； (3)时间片轮转算法。 解答： FCFS 作业 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间 A 10 0 10 1 B 6 10 16 2.66 C 2
22、 16 18 9 D 4 18 22 5.5 E 8 22 30 3.75 T=19.2 W=4.38 时间片轮转，时长为 q=2 作业 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间A 10 20 30 3 B 6 16 22 3.66 C 2 4 6 3 D 4 12 16 4 E 8 20 28 3.5 T=20.4 W=3.43 优先权调度 次序 执行时间 等待时间 周转时间 带权周转时间 B 6 0 6 1 E 8 6 14 1.75 A 10 14 24 2.4 C 2 24 26 13 D 4 26 30 7.5 T=20 W=5.13 15、单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先
23、服务调度算法和最高响应比算法进行调度，哪一种算法性能较好？请完成下表： 作业 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 10:00 2:00 2 10:10 1:00 3 10:25 0:25 平均作业周转时间 T= 平均作业带权周转时间 W= 解答：比较可得 HRRF 优于 FCFS 算法。 FCFS 作业 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 10:00 2:00 10:00 12:00 2 120/120 2 10:10 1:00 12:00 13:00 2:50 170/60 3 10:25 0:25 13:00 13:25 3 18
24、0/25 T=2.61 W=3.68 HRRF 作业 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 10:00 2:00 10:00 12:00 2 120/120 2 10:10 1:00 12:25 13:25 3:15 195/60 3 10:25 0:25 12:00 12:25 2 120/25 T=2.41 W=3.02 16、若有如表所示四个作业进入系统，分别计算在 FCFS、 SJF 和 HRRF 算法下的平均周转时间与带权平均周转时间。 (时间以十进制表示 ) 作业 提交时间 估计运行时间 (小时 ) 1 8.00 2.00 2 8.50 0.50 3 9
25、.00 0.10 4 9 .50 0.20 解答： FCFS 作业 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 8.00 2.00 8.00 10.00 2.00 1 2 8.50 0.50 10.00 10.50 2.00 4 3 9.00 0.10 10.50 10.60 1.60 16 4 9 .50 0.20 10.60 10.80 1.30 6.5 T=1.725 W=6.875 SJF 作业 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 8.00 2.00 8.00 10.00 2 1 2 8.50 0.50 10.30 10.80 2.3
26、0 4.6 3 9.00 0.10 10.00 10.10 1.10 11 4 9 .50 0.20 10.10 10.30 0.80 4 T=1.55 W=5.15 HRRF 作业 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 8.00 2.00 8.00 10.00 2 1 2 8.50 0.50 10.10 10.60 2.10 4.2 3 9.00 0.10 10.00 10.10 1.10 11 4 9 .50 0.20 10.60 10.80 1.30 6.5 T=1.625 W=5.675 18、若有一个四道作业系统，如果在一段时间内先后有 6 个作业，它们提
27、交和运行时间由下表给出 (时间单位为分钟 )。系统采用短作业优先 (SJF)调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但是作业会被更短的作业抢占。问题： (1) 画图给出 6 个作业的执行时间序列； (2) 完成各个作业的开始时间、完成时间、周转时间和带权周转时间。 (3) 计算平均作业周转时间和平均作业带权周转时间。 作业序号 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 8:00 60 2 8:20 35 3 8:25 20 4 8:30 25 5 8:35 5 6 8:40 10 解答： 由下表可知 作业序号 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周
28、转时间 1 8:00 60 8:00 10:35 155 155/60=2.58 2 8:20 35 8:20 9:55 95 95/25=3.8 3 8:25 20 8:25 8:45 20 20/20=1 4 8:30 25 9:00 9:25 55 55/25=2.2 5 8:35 5 8:45 8:50 15 15/5=3 6 8:40 10 8:50 9:00 20 20/10=2 1 作业开始于 8:00，结束于 10:35，周转 155 分钟。 2 作业开始于 8:20，结束于 9:55，周转 95 分钟。 3 作业开始于 8:25，结束于 8:45，周转 20 分钟。 4 作业
29、开始于 9:00，结束于 9:25，周转 55 分钟。 5 作业开始于 8:45，结束于 8:55，周转 15 分钟。 6 作业开始于 8:50，结束于 9:00，周转 20 分钟。 所以平均作业周转时间是 (155+20+95+55+15+20)/6 60 平均作业带权周转时间是 (2.58+3.8+1+2.2+3+2)/6=2.43 19、有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，在下表所示的作业序列，作业优先数即为进程优先数，优先数越小优先级越高。 作业名 提交时间 估计运行时间 优先数 A 10:00 40 分 5 B
30、 10:20 30 分 3 C 10:30 50 分 4 D 10:50 20 分 6 (1) 列出所有作业进入内村时间及结束时间。 (2) 计算平均周转时间。 解答：每个作业运行将经过两个阶段：作业调度 (短作业优先 SJF)和进程调度 (优先数抢占式 )。另外，批处理系统最多容纳 2 道作业，更多的作业将在后备对列等待。 (1) 10:00 作业 A 到达并投入运行； (2) 10:20 作业 B 到达，且优先数高于作业 A，故作业 B 投入运行，而作业 A 在就绪队列等待； (3) 10:30 作业 C 到达，但是内存中已有两道作业，故作业 C 进入作业后备队列等待； (4) 10:50
31、 作业 B 运行结束，作业 D 到达，按照短作业优先算法，作业 D 被装入内存，进入就绪队列，而由于作业 A 的优先级高于作业 D，作业 A 投入运行； (5) 11:10 作业 A 运行结束，作业 C 被调入内存，且作业 C 的优先级高于作业 D，作业 C投入运行； (6) 12:00 作业 C 运行结束，作业 D 投入运行； (7) 12:20 作业 D 运行结束； 如图所示 (2)从图中可以看出 作业名 提交时间 估计运行时间 进入内存时间 运行结束时间 A 10:00 40 分 10:00 11:10 B 10:20 30 分 10:20 10:50 C 10:30 50 分 11:1
32、0 12:00 D 10:50 20 分 10:50 12:20 作业 A 的周转时间是 70，作业 B 的周转时间是 30，作业 C 的周转时间是 90，作业 D的周转时间是 20 70=90，所以平均周转时间是 (70+30+90+90)/4 70。 作业 B 运行结束，作业 D 到达，按照短作业优先算法，作业 D 被装入内存，进入就绪队列，而由于作业 A 的优先级高于作业 D， 作业 A 投入运行 作业 A 运行结束，作业 C 被调入内存，且作业C 的优先级高于作业 D，作业 C 投入运行 24、一个实时系统有 4 个周期性事件，周期分别为 50、 100、 300 和 250ms，若假
33、设其处理分别需要 35、 20、 10 和 ms，则该系统可调度允许的最大值为多少 ms。 答： x 应该满足条件 35/50+20/100+10/300+x/250 1,则 x 50/3=16.75ms， x 的最大值是 16.75ms. 类比： (1) 一个实时系统有 4 个周期性事件，周期分别为 50、 100、 250 和 200ms，若假设其处理分别需要 30、 20、 25 和 ms，则该系统可调度允许的最大值为多少 ms。 答： x 应该满足条件 30/50+20/100+25/250+x/200 1,则 x 20ms， x 的最大值是 20ms. (2) 设有周期性实时任务集如
34、下表所示，是否可以调度？ 任务 发生周期 Ti 处理时间 Ci A 30 10 B 40 15 C 50 5 答：由于 ，因而可以调度 。 第三章 并发进程 二、应用题 4、有一阅览室，共有 100 个座位。读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一座位列一表目，包括座号和读者姓名。读者离开时要消掉登记内容。试用 P、 V 操作描述读者进程的同步结构。 第一步：确定进程 可以进入阅览室的读者可以有很多，这里设为 n，即 n 个 Reader（读者）进程 Reader 进程： 登记 进入阅览室 读书 离开阅览室 注销 第二步：确定进程的同步、互斥关系 同步：当教室内有空座位时，读者才可以登记
35、，并进入阅览室 互斥：同时只能有一个读者在入口处进行登记 互斥：同时只能有一个读者在出口处进行注销 第三步：设置信号量 教室内空座位数量， seat，初值 100 为入口处进行登记设置互斥信号量 Sin，初值 1，表示当前可用 为出口处进行注销设置互斥信号量 Sout，初值 1，表示当前可用 第四步：用伪代码描述 begin Sin, Sout, seat： semaphore; seat :=100; Sin := 1; Sout := 1; cobegin process Reader-i ( i = 1,2,n ); begin P(seat); P(Sin); 登记 ; V(Sin);
36、 进入阅览室 ; 读书 ; 离开阅览室 ; P(Sout); 注销 ; V(Sout); V（ seat） ; end coend; end; 7、设公共汽车上，司机的活 动顺序是：启动车辆、正常 行车、到站停车；售票员的活动顺序是：关车门、售票、开车门。现假设初始状态为：司机和售票员都已经在车上，汽车处于停止状态，车门处于开的状态。在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，请用信号量的 PV 操作实现司机与售票员之间的同步关系。 参考答案： 第一步：确定进程 2 个进程 Driver（司机） 、 Busman（售票员） Driver 进程： 启动车辆 正常行车 到站停车 Busman 进程： 关车
37、门 售票 开车门 第二步：确定进程的同步、互斥关系 同步：当售票员将车门关上后，司机才可以启动车辆 同步：当司机到站停车后，售票员打开车门 第三步：设置信号量 车门关上， close，初值 0 到站停车， stop，初值 0 第四步：用伪代码描述 begin close, stop： semaphore; close := 0; stop := 0; cobegin Driver ( ); Busman ( ); coend; end; process Driver ( ) begin L1: P（ close） ； 启动车辆； 正常行始； 到站停车； V（ stop） ； goto L1 e
38、nd; process Busman ( ) begin L2: 关车门； V（ close） ; 售票； P（ stop） ; 开车门； goto L2 end; 19、设有三个进程 A、 B、 C，其中 A 与 B 构成一对生产者与消费者（ A 为生产者， B为消费者） ，共享一个由 n 个缓冲块组成的缓冲池； B 与 C 也构成一对生产者与消费者（此时 B 为生产者， C 为消费者） ，共享另一个由 m 个缓冲块组成的缓冲池。用 P、 V操作描述它们之间的同步关系。 答： var mutexA,emptyA,fullA,mutexC,emptyC,fullC : semaphere; i
39、,j,a,b : integer; bufferA : array 0n-1 of item bufferC : array 0m-1 of item; procedure produceA： 生产者进程 A begin while ture do begin Produce next product; P(emptyA); P(mutexA); bufferA(i) :=products; i:=(i+1) mod(n) ; V(mutexA); V(fullA) end end procedure consumer_procedurerB: 消费者和生产者进程 B begin while
40、ture do begin P(fullA); P(mutexA); Goods:=buffer(j); j:=(j+1)mod(n); V(mutexA); V(emptyA); Consume goods and Produce next product C; P(emptyC); P(mutexC); BufferC(a):=product C; a:=(a+1) mod(m); V(mutexC); V(fullC) end end; procedure consumerC ; 消费者 C 进程 begin while ture do begin P(fullC); P(mutexC)
41、; Goods:=bufferC(b); b:=(b+1) mod(m); V(mutexC); V(emptyC); Consume product; end end; begin Seminitsal(mutexA.v,1;mutexC.v,1; emptyA.v,n;emptyC.v,m;fullA.V,0;fullC.V,0); i:=0;j:=0;a:=0;b:=0; cobegin produce A consumer_procedurerB; consumerC coend end. 26、设当前的系统状态如下表所示，系统此时 Available=(1,1,2)。 Claim A
42、llocation 进程 R1 R2 R3 R1 R2 R3 P1 3 2 2 1 0 0 P2 6 1 3 5 1 1 P3 3 1 4 2 1 1 P4 4 2 2 0 0 2 问题： (1) 计算各个进程还需要的资源数 Cki-Aki； (2) 此时系统是否处于安全状态，为什么？如果安全，则请给出一个安全序列； (3) 当 P2 发出资源请求向量 request2(1,0,1)，此时系统能否把资源分配给它？为什么？如果能分配给它，则请给出一个安全序列； (4) 若在 P2 发出资源请求向量 request2(1,0,1)后，若 P1 发出资源请求向量request1(1,0,1)，此时系
43、统能否把资源分配给它？为什么？ (5) 若在 P1 发出资源请求向量 request1(1,0,1)后，若 P3 发出资源请求向量request3(0,0,1)，此时系统能否把资源分配给它？为什么？ 解答： (1) 各个进程还需要的资源数 Cki-Aki Cki-Aki 进程 R1 R2 R3 P1 2 2 2 P2 1 2 2 P3 1 0 3 P4 4 2 0 (2) 此时系统是否处于安全状态，安全序列为： P2， P1， P3， P4。 (3) 当 P2 发出资源请求向量 request2(1,0,1)，此时系统可以把资源分配给它，因为系统是安全的，相应的安全序列为： P2， P1， P
44、3， P4。 (4) 若在 P2发出资源请求向量 request2(1,0,1)后， 若 P1发出资源请求向量 request1(1,0,1)，此时系统不能把资源分配给它，因为此时系统资源不足。 (5) 若在 P1发出资源请求向量 request1(1,0,1)后， 若 P3发出资源请求向量 request3(0,0,1)，此时系统不能把资源分配给它，因为如果分配，系统不安全，会导致死锁。 27、设系统中 A、 B、 C、 D 共 4 种资源，在某时刻进程 P0、 P1、 P2、 P3、 P4 对资源的占有和需求情况如下表所示。问题： (1) 计算各个进程还需要的资源数 Cki-Aki； (2
45、) 此时系统是否处于安全状态，为什么？如果安全，则请给出一个安全序列； (3) 若在 P0 发出资源请求向量 request0(0,0,1,1)后， 此时系统把资源分配给它是否安全？如果安全，则请给出一个安全序列； (4) 当 P2 发出资源请求向量 request2(1,2,2,2)， 此时系统能否把资源分配给它？为什么？ (5) 若在 P0 发出资源请求向量 request0(0,0,1,1)后， P4 若发出资源请求向量request4(0,6,2,2)，此时系统能否把资源分配给它？为什么？ Allocation Claim Available 进程 A B C D A B C D A
46、B C D P0 0 0 3 2 0 0 4 4 P1 1 0 0 0 2 7 5 0 P2 1 3 5 4 3 6 10 10 P3 0 3 3 2 0 9 8 4 P4 0 0 1 4 0 6 6 10 1 6 2 2 解答： (1) 各个进程还需要的资源数 Cki-Aki Cki-Aki 进程 A B C D P1 0 0 1 2 P2 1 7 5 0 P3 2 3 5 6 P4 0 6 5 2 P5 0 6 5 6 (2) 此时系统是否处于安全状态，安全序列为： P0， P3， P4， P1， P2。 (3) 若在 P0 发出资源请求向量 request0(0,0,1,1)后，此时系统
47、把资源分配给它是安全的，安全序列为： P0， P3， P4， P1， P2。 (4) 当 P2 发出资源请求向量 request2(1,2,2,2)，此时系统不能把资源分配给它，因为系统将处于不安全状态，会导致死锁。 (5) 若在 P0 发出资源请求向量 request0(0,0,1,1)后， P4 若发出资源请求向量request4(0,6,2,2)，此时系统不能把资源分配给它，因为此时系统资源不足。 28、把死锁检测算法用于下面的数据，并请问： Available =(1, 0, 2, 0) =01120100001321100011Need =00001011011100101103Al
48、location (1) 此时系统处于安全状态吗？ (2) 若第二个进程提出资源请求 request2(0,0,1,0)，系统能分配资源给它吗？ (3) 执行 (2)之后， 若第五个进程提出资源请求 request5(0,0,1,0)， 系统能分配资源给它吗？ 解： (1)可以找到安全序列， P4,P1,P5,P2,P3。 (2)可以，安全序列是 P1,P4,P5,P2,P3。 (3)不可以，处于不安全状态。 38、桌上有一个空盘子，最多容纳两个水果，每次仅能放入或取出一个水果。爸爸向盘中放苹果，妈妈向盘中放桔子，规定两个儿子专等吃盘中的桔子，两个女儿专等吃盘中的苹果。请用信号量实现爸爸、妈妈
49、、儿子、女儿之间的同步。 第一步：确定进程 4 个进程 Father（爸爸） 、 Mother（妈妈） 、 Son（儿子） 、 Daughter（女儿） Father 进程： 将苹果放入盘中 Mother 进程： 将桔子放入盘中 Son 进程： 从盘中取出桔子 吃桔子 Daughter 进程： 从盘中取出苹果 吃苹果 第二步：确定进程的同步、互斥关系 同步： Father 当盘中无水果时，才可以将苹果放入盘中 同步： Mother 当盘中无水果时，才可以将桔子放入盘中 同步： Son 当盘中有桔子时，才可以从盘中取出桔子 同步： Daughter 当盘中有苹果时，才可以从盘中取出苹果 第三步：设置信号量 盘中无水果， Sp，初值 2； 盘中有桔子， So，初值 0； 盘中有苹果， Sa，初值 0； flag0 = flag1 = false； mutex = 1； plate ARRAY0， 1 of （ apple， orange） 第四步：用伪代码描述 begin Sp,So,Sa： semaphore; Sp :=1; S
