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1、操作系统部分思考题及简答题 1【思考题】1如果系统中有 N 个进程，运行的进程最多几个，最少几个；就绪进程最多几个最少几个；等待进程最多几个，最少几个？解：我们考虑在微机的操作系统中：系统的调度管理进程至少是在运行状态。当有 N 个用户进程启动后，那么我们可以说用户的进程最多有一个在运行状态，最少有 0 个？ 有了这个条件，我们不难推出就绪进程和等待进程可能的数量。如果我们讨论的多 CPU 平台的使用的操作系统，就是另外一种情况了。所以我想题目应该给出一个系统的运行环境。2. 有没有这样的状态转换，为什么？ 等待运行； 就绪等待解：进程状态转换：在进程运行过程中，由于进程自身进展情况及外界环境
2、的变化，这三种基本状态可以依据一定的条件相互转换就绪运行 调度程序选择一个新的进程运行运行就绪 运行进程用完了时间片，运行进程被中断，因一高优先级进程处于就绪状态运行等待 当一进程必须等待时 OS 尚未完成服务 对一资源的访问尚不能进行 初始化 I/O 且必须等待结果 等待某一进程提供输入 (IPC)等待就绪 当所等待的事件发生时观察下面答案就明确了运行就绪 等待进程的状态及其转换 操作系统部分思考题及简答题 23. 一个状态转换的发生，是否一定导致另一个转换发生，列出所有的可能解：一般情况下，当一个状态发生转换，系统调度会将当前进程置入相应状态队列，再从相应的队列中唤醒相关进程4. 举 3
3、个日常生活中类似进程的例子医院看病的过程：等待医院开门挂号看病划价付钱医院关门5要不要对缓冲区（临界资源）进行互斥操作？解：对于是“只读”的临界资源，我们可以认为不需要互斥操作。但，一定有一个对“只读”临界资源进行维护的“写”操作，那么必须要考虑 缓冲区 的互斥操作。操作系统部分思考题及简答题 36 . 用 P.V 操作解决下图之同步问题 :get copy putfstgcCgPpget复制一个记录:Cobeginget;copy;put;Coendf s t g初始状态 3,4,.,m 2 2 (1,2)g,c,p 4,5,.,m 3 3 (1,2,3) 设信息长度为 mG操作系统部分思考
4、题及简答题 4f1.m of arraySmutex,Sempty,Sfull:=1,1,0; /(f，s，t ，g 均为单缓冲区，不需要互斥量 Smutex，Tmutex)Tmutex,Tempty,Tfull:=1,1,0Int x,y =1,1;/设有 m 个记录长度，一次 get 一个记录Process get。 。 。wait(Sempty);wait (f);wait(Smutex); /wait(s); 和 copy 互斥get 过程，fx s (x 号记录) ；x+;signal(Smutex); /signal(s);signal(f);signal(Sfull);。 。 。
5、process copy wait(Sfull);wait(Tempty); wait(Smutex); /和 get 互斥wait(Tmutex); /和 put 互斥copy 过程， st (y 号记录) y+;signal（Tmutex） ；signal（Smutex） ；signal (Tfull);signal (Sempty);process putwait (Tfull);wait (g);wait(Tmutex); /和 copy 互斥put 过程 tgy （y 号记录）;signal (Tmutex);signal (g);signal (Tempty);操作系统部分思考题及
6、简答题 5解决下面的问题，首先你要掌握 P（wait） 、V（signal）操作和互斥信号量的概念。【作业】1. 推广例子中的消息缓冲问题。消息缓冲区为 k 个，有 1 个发送进程， n 个接收进程，每个接收进程对发送来的消息都必须取一次，若有 m 个发送进程呢？解： ：）这是一个典型的题目，在我们设计网络上的“聊天室”时所必须要解决的问题。为了便于理解，我们也可以把这个问题先类比成一个读者优先的“读者写者”问题，即：先考虑只有一个消息缓冲区（单缓冲区）1. 当消息缓冲区空时，n 个读者（接收进程）等待，一个写者（发送进程）允许写入2当消息缓冲区满时，n 个读者进行阅读（接收） ，此时和写者进
7、程 互斥，直到所有读者阅读完毕。释放 读写互斥量 和 缓冲区。注意这里我们不能简单的按照例子中的那样，将 readcount 简单的计数。可以用下面的方法：为了保证 n 个读者（接收进程）都必须读一次，我们可以用 n bit 二进制位来作为 n 个读者（接收进程）是否接收的标志（0未读，1已读） ，直到所有的位翻转成 1 后，释放 读写互斥量（Wmutex） 和 缓冲区。在具体写代码时，我们可以使用一个数组 readcountn 来表示 n bitarray readcount1.n =0,0 /n 个接收进程 已读标志Wmutex = 1; / 允许发送进程写数据到 临界缓冲区Rmutex
8、= 1; / 允许接收进程 修改 已读标志读者 i(接收进程 i)：while (true) P(Rmutex);For(int j:=1;jn) P (RWmutex); /n bit 全 0，第一个读者（接收进程）启动，禁止接收readcount i=1;V(Rmutex);读（接收）P(Rmutex);For(j:=1;jn) V (RWmutex); / n bit 全 1,所有读者（接收进程）都读过了，/ 释放写互斥信号量V(Rmutex);操作系统部分思考题及简答题 6写者(发送进程)：while (true) P(RWmutex);写V(RWmutex);现在我们再来考虑若有 m
9、 个发送进程呢？如果还使用 单缓冲区，那么问题变得简单了，上面的程序可以不加修改的应用在这种情况下。再进一步，我们有 m 个发送进程，缓冲区为 k 个，n 个接收进程，问题变的复杂些了。如果我们还是沿用上面“读者写者”的思路，在发送进程写数据时不允许接收进程读（读时也不允许写） ，显然执行的效率大大下降。所以我们要换一个思路，你可以先读懂我后面附中的“经典的生产者消费者问题”的n 个缓冲区、m 个生产者和 k 个消费者 的实现方法，那么这个问题也就明了许多。我们只要把这个算法的消费者 Q 进程改进成“每个缓冲区 bufferj ”被所有 n 个接收进程都接收后再 j = (j+1)%n 读下一
10、个缓冲即可。 shou2.第二类读者写者问题：读者优先算法：设置两个互斥信号量：rwmutex 用于写者与其他读者/ 写者互斥的访问共享数据rmutex 用于读者互斥的访问读者计数器 readcountvar rwmutex, rmutex ： semaphore := 1,1 ；int readcount = 0;cobeginreaderi begin / i=1,2,.P(rmutex);Readcount+;If (readcount = 1) P(rwmutex);V(rmutex);读数据；P(rmutex);Readcount-;If (readcount = 0) V(rwmu
11、tex);V(rmutex);EndWriterj begin / j = 1,2,.P(rwmutex);写更新；V(rwmutex);操作系统部分思考题及简答题 7End Coend 写者优先条件：1）多个读者可以同时进行读2）写者必须互斥（只允许一个写者写，也不能读者写者同时进行）3）写者优先于读者（一旦有写者，则后续读者必须等待，唤醒时优先考虑写者）解 1：如果读者数是固定的，我们可采用下面的算法：rwmutex：用于写者与其他读者/ 写者互斥的访问共享数据 rmutex： 该信号量初始值设为 10，表示最多允许 10 个读者进程同时进行读操作var rwmutex, rmutex ：
12、 semaphore := 1,10 ；cobeginreaderi begin / i=1,2,.P(rwmutex); /读者、写者互斥P(rmutex);V(rwmutex); / 释放读写互斥信号量，允许其它读、写进程访问资源读数据；V(rmutex);EndWriterj begin / j = 1,2,.P(rwmutex);For (i=1;i=10;i+) P(rmutex); /禁止新读者，并等待已进入的读者退出写更新；For (i=1;i=10;i+) V(rmutex); / 恢复允许 rmutex 值为 10V(rwmutex); End Coend 操作系统部分思考题
13、及简答题 8解 2：如果读者数不固定，采用下面的算法：设置三个互斥信号量：rwmutex 用于写者与其他读者/ 写者互斥的访问共享数据rmutex 用于读者互斥的访问读者计数器 readcountnrmutex 用于写者等待已进入读者退出，所有读者退出前互斥写操作var rwmutex, rmutex，nrmutex ： semaphore := 1，1，1 ； int readcount = 0;cobeginreaderi begin / i=1,2,.P(rwmutex); P(rmutex);Readcount+;If (readcount = 1) P(nrmutex); /有读者进
14、入，互斥写操作V(rmutex);V(rwmutex); / 及时释放读写互斥信号量，允许其它读、写进程申请资源读数据；P(rmutex);Readcount-;If (readcount = 0) V(nrmutex); /所有读者退出，允许写更新V(rmutex);EndWriterj begin / j = 1,2,.P(rwmutex); / 互斥后续其它读者、写者P(nrmutex); /如有读者正在读，等待所有读者读完写更新；V(nrmutex); /允许后续新的第一个读者进入后互斥写操作 V(rwmutex); /允许后续新读者及其它写者End Coend 操作系统部分思考题及简
15、答题 9附经典的生产者消费者问题同步问题：P 进程不能往“满”的缓冲区中放产品，设置信号量为 S1Q 进程不能从“空”的缓冲区中取产品，设置信号量 S2P： Q：while (true) while (true) 生产一个产品; P(s2);P(s1) ; 从缓冲区取产品;送产品到缓冲区; V(s1);V(s2); 消费产品; ;S1 初值为 1，S2 初值为 0 .P Q个 个nn个(Bufer)i j操作系统部分思考题及简答题 10多个缓冲区的生产者和消费者：n 个缓冲区、m 个生产者和 k 个消费者：Q：j = 0;while (true) P(S2);从Bufferj 取产 品;V(S1);消费产品;j = (j+1) % n;
