操作系统.docx

操作系统.docx

《操作系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《操作系统.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

操作系统

1.桌上有一空盘，只允许存放一个水果。

爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子。

儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。

规定当盘中空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实现爸爸、儿子、女儿三个并发进程的同步。

分析在本题中，爸爸、儿子、女儿共用一个盘子，且盘中一次只能放一个水果。

当盘子为空时，爸爸可将一个水果放入果盘中。

若放入果盘中的是苹果，则允许女儿吃，儿子必须等待；若放入果盘中的是桔子，则允许儿子吃，女儿必须等待。

本题实际上是生产者-消费者问题的一种变形。

这里，生产者放入缓冲区的产品有两类，消费者也有两类，每类消费者只消费其中固定的一类产品。

解:

在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为1；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。

同步描述如下：

intS=1;

intSa=0;

intSo=0;

main（

{

cobegin

father（）;

son（）;

daughter（）;

Coen

}

father（）

{

while

（1）

{

判断盘子是否为空，P（S）;

将水果放入盘中；

if（放入的是桔子）V（So）;

elseV（Sa）;

}

}

son（）

{

while

（1）

{

P（So）;

从盘中取出桔子；

V（S）;

吃桔子；

}

}

daughter（）

{

while

（1）

{

P（Sa）;

从盘中取出苹果；

V（S）;

吃苹果；

}

}

2、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别为：

司机的活动为启动车辆，正常行车，到站停车；售票员的活动为关车门，售票，开车门。

试问：

<1>.在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，司机和售票员的活动是同步关系还是互斥关系？

<2>.用信号量和P、V操作实现他们间的协调操作。

•售票员操作的规则是只有司机停车后，售票员才能开门让乘客上下车；

•司机操作的规则是只有售票员关门后，司机才能启动开始行驶汽车。

•根据同步规则以及操作流程确定信号量的个数是2个，S1和S2。

•S1的含义是否关门；S1=0；

•S2的含义是否停车。

S2=1。

司机操作中，是否关门？

没关则等待，这是一个P操作，P（S1）；

司机操作中，设立停车标志，这是一个V操作，V（S2）；

售票员操作中，是否停车？

没停则等待，这是一个P操作，P（S2）

售票员操作中，设立关门标志，这是一个V操作，V（S1）。

3.某高校有m个网球场，有n个学生预约打网球，有k个裁判。

每两个学生组成一队，占用一个网球场练习，并安排一个裁判进行评分（没有安排时，裁判在休息室休息）。

请用P、V操作正确完成网球场的分配和学生练习过程。

•intcount;    //初值0,记录学生人数

semophoremutex;  //初值1,用于对count的互斥

semophorerelease1;  //初值0

semophorerelease2;  //初值0

semophoreplayground;  //初值m（网球场）

semophorereferee;  //初值0

semophorestudent;//初值0

•学生:

P（mutex）;

    count++;

if（count%2==1）

{    V（mutex）;

    P（release1）;     //等待搭档

    P（playground）;

    P（referee）;

    V（student）;

}

else

{

    V（mutex）;

    V（release1）;

    P（release2）;     //等待裁判释放自己

}

裁判:

while（true）

{

   V（referee）;

   P（student）;

   V（release2）;

   比赛完;

   V（playground）;

}

4.有5个任务A，B，C，D，E，它们几乎同时到达，预计它们的运行时间为10，6，2，4，8min。

其优先级分别为3，5，2，1和4，这里5为最高优先级。

对于下列每一种调度算法，计算其平均进程周转时间（进程切换开销可不考虑）。

–先来先服务（按A，B，C，D，E）算法。

–优先级调度算法。

–时间片轮转算法。

采用先来先服务（FCFS）调度算法时，5个任务在系统中的执行顺序、完成时间及周转时间如下表所示：

执行次序

运行时间

优先数

等待时间

周转时间

A

10

3

0

10

B

6

5

10

16

C

2

2

16

18

D

4

1

18

22

E

8

4

22

30

执行次序运行时间优先数等待时间周转时间根据表中的计算结果，5个进程的平均周转时间T为：

T=（10+16+18+22+30）/5=19.2min

采用最高优先级调度（HPF）算法时，5个任务在系统中的执行顺序、完成时间及周转时间如下表所示：

执行次序

运行时间

优先数

等待时间

周转时间

B

6

5

0

6

E

8

4

6

14

A

10

3

14

24

C

2

2

24

26

D

1

1

26

27

它们的平均周转时间为：

T=（6+14+24+26+27）/5=19.4min

如果系统采用时间片轮转（RR）算法，令时间片为2分钟，5个任务轮流执行的情况为：

第1轮：

（A，B，C，D，E）

第2轮：

（A，B，D，E）

第3轮：

（A，B，E）

第4轮：

（A，E）

第5轮：

（A）

显然，5个进程的周转时间为：

T1=30min、T2=22min、T3=6min、T4=16min、T5=28min。

它们的平均周转时间T为：

T=（30+22+6+16+28）/5=20.4min

5.有三个作业A（到达时间8:

50，执行时间1.5小时）、B（到达时间9:

00，执行时间0.4小时）、C（到达时间9:

30，执行时间1小时）。

当作业全部到达后，单道批处理系统按照响应比高者优先算法进行调度，则作业被选中的次序是（）。

A．（ABC）B．（BAC）

C．（BCA）D．（CBA）

E．（CAB）F．（ACB）

进程

到达时间

运行长度

开始时间

结束时间

A

8:

50

1.5

9:

30

11:

00

B

9:

00

0.4

11:

00

11:

24

C

9:

30

1

11:

24

12:

24

当作业全部到达后，也就是9:

30，系统开始调度。

此刻各作业的等待时间是，A为40分钟（0.67小时）、B为0.5小时、C为0小时。

其响应比分别为：

A=1+0.67/1.5=1.4

B=1+0.5/0.4=1.25

C=1+0/1=1

系统首先选A运行，至11:

00运行结束。

各作业的等待时间是，B为2小时，C为1.5小时。

其响应比分别修改为：

B=1+2/0.4=6

C=1+1.5/1=2.5

系统再选B运行，至11:

24运行结束。

最后选择C运行至12:

24结束。

因此，本题的正确答案应当是A

6.设某进程访问内存的页面走向序列如下：

1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6

则在局部置换的前提下，分别求当该进程分得的页面数为3，4时，下列置换算法的缺页数：

①LRU②FIFO③Optimal

解：

首先采用FIFO，当m=3时，缺页次数＝9；m=4时，缺页次数＝10。

采用LRU算法，当m=3时，缺页次数＝10；m=4时，缺页次数＝8。

结果说明：

FIFO有Belady奇异现象，即不满足驻留集增大，缺页次数一定减小的规律；另在m=3时，LRU的缺页次数比FIFO要多，所以LRU算法并不总优于FIFO，还要看当前访问串的特点。

7.某段式存储管理系统中采用如下段表：

•

•试回答：

（1）给出段号和段内地址，完成段式管理中的地址变换过程。

（2）计算［0，430］，［1，10］，［2，500］，［3，400］的主存地址，其中方扩号内的第一个元素为段号，第二个元素为段内地址

•

（2）参考答案：

•　　[0,430]219+430=649

•　　[1,10]3300+10=3310

•　　[2,500]非法地址访问，自陷到操作系统

•　　[3,400]1237+400=1637

8.设某进程的程序正文段由A，B，C，D，E和F等6个程序段组成。

它们之间的调用关系如图5.13（a）所示，程序段A调用程序段B和C，程序段B又调用程序段F,程序段C调用程序段D和E。

该进程正文段所要求的内存空间是：

A（20K）+B（50K）+F（30K）+C（30K）+D（20K）+E（40K）=190K

采用了覆盖技术所需内存空间是：

A（20K）+B（50K）+E（40K）=110K

可见采用覆盖技术，内存空间得到了节省

9.有一系统采用页式存储管理，有一作业大小是8KB，页大小为2KB，依次装入内存的第7、9、10、5块，试将虚地址7145，3412转换成内存地址。

10.若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。

已知页面大小为1024字节，试将逻辑地址1011，2148，3000，5012转化为相应的物理地址（注：

此处块号即为页面号）。

页号

块号

0

2

1

3

2

1

3

6

解：

本题中，为了描述方便，设页号为P，页内位移为W，逻辑地址为A，内存地址为M，页面大小为L，则

P=int（A/L）

W=AmodL

对于逻辑地址1011

P=int（1011/1024）=0W=1011mod1024=1011

A=1101

查页表第0页在第2块，所以物理地址为M=1024*2+1101=3059。

对于逻辑地址为2148

P=2148/1024=2

W=2148mod1024=100

A=2148=（2,100）

查页表第2页在第1块，所以物理地址为M=1024*1+100=1124。

对于逻辑地址为3000

P=3000/1024=2

W=3000mod1024=952

A=3000=（2,952）

查页表第2页在第1块，所以物理地址为M=1024*1+952=1976

对于逻辑地址5012

P=5012/1024=4

W=5012mod1024=916

因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。

11.若某进程分得4个内存块，现访问串有1、2、3、4、5、3、4、1、6、7、8、7、8、9、7、8、9、5、4、5、4、2，解答如下问题：

（1）.求在FIFO算法下的页面缺页中断次数；

（2）.求在LRU算法下的页面缺页中断数。

解：

在FIFO算法

页面号

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

1

2

3

4

5

3

4

1

6

7

8

7

8

9

7

8

9

5

4

5

4

2

B1

1

1

1

1

5

5

5

5

5

5

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

2

B2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

9

9

9

9

9

9

9

9

B3

3

3

3

3

3

3

6

6

6

6

6

6

6

6

6

5

5

5

5

B4

4

4

4

4

4

4

7

7

7

7

7

7

7

7

7

4

4

4

LRU算法

页面号

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

1

2

3

4

5

3

4

1

6

7

8

7

8

9

7

8

9

5

4

5

4

2

B1

1

1

1

1

5

5

5

5

6

6

6

6

6

6

6

6

6

5

5

5

5

2

B2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

9

9

9

9

9

9

9

9

B3

3

3

3

3

3

3

3

7

7

7

7

7

7

7

7

7

4

4

4

B4

4

4

4

4

4

4

4

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

解：

在OPT算法

页

面

号

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

1

2

3

4

5

3

4

1

6

7

8

7

8

9

7

8

9

5

4

5

4

2

B1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

2

B2

2

2

2

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

B3

3

3

3

3

3

3

6

7

7

7

7

7

7

7

7

7

4

4

4

4

B4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

9

9

9

9

9

9

9

9

9

12.设进程P共有8页，且已在内存中分配有3个页面，程序访问内存的顺序（访问串）为7，0，1，2，0，3，0，4，2，3，0，3，2，1，2，0，1。

分配三个页面，缺页中断12次

7

0

1

2

0

3

0

4

2

3

0

3

2

1

2

0

1

7

7

7

2

2

2

2

4

4

4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3

3

3

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

3

3

3

3

3

2

2

2

分配四个页面，缺页中断9次

7

0

1

2

0

3

0

4

2

3

0

3

2

1

2

0

1

7

7

7

7

7

3

3

3

3

3

3

3

3

3

2

2

2

0

0

0

0

0

0

4

4

4

4

4

4

4

4

4

4

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

0

0

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

13.某段式存储管理系统中，有一作业的段表（SMT）如下表所示，求逻辑地址[0，65]，[1，55]，[2，90]，[3，20]对应的主存地址（按十进制）。

（其中方括号中的第一个元素为段号，第二个元素为段内地址）

段号

段长（容量）

主存起始地址

状态

0

200

600

1

1

50

850

1

2

100

1000

1

3

150

—

0

解逻辑地址[0，65]：

对应的主存地址为600＋65＝665。

逻辑地址[1，55]：

因段内地址超过段长，所以产生段地址越界中断。

逻辑地址[2，90]：

对应的主存地址为1000＋90＝1090。

逻辑地址[3，20]：

因为状态位为0，即该段在辅存中，所以产生缺段中断。

14.假定系统中有五个进程｛P0,P1,P2,P3,P4｝和三类资源｛A,B,C｝，各种资源的数量分别为10、5、7，在T0时刻的资源分配情况如图3-15所示。

Max

ABC

Allocation

ABC

Need

ABC

Available

ABC

p0

753

010

743

332

（230）

p1

322

200

（302）

122

（020）

p2

902

302

600

p3

222

211

011

p4

433

002

431

（1）T0时刻的安全性：

Work

ABC

Need

ABC

Alloc

ABC

Work+alloc

ABC

Finish

p1

332

122

200

532

true

p3

532

011

211

743

true

p4

743

431

002

745

true

p2

745

600

302

1047

true

p0

1047

743

010

1057

true

Work

ABC

Need

ABC

Alloc

ABC

Work+alloc

ABC

Finish

p1

230

020

302

532

true

p3

532

011

211

743

true

p4

743

431

002

745

true

p0

745

743

010

755

true

p2

755

600

302

1057

true