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写进程与读进程间具体的制约关系如何？（2）用PV操作写出这两个进程的同步算法程序。解：(1) 写进程与读进程间具体的制约关系是同步和互斥关系。 (2) 采用PV操作的同步算法程序如下： semaphor mutex=1;//互斥信号量，用于两个进程互斥访问缓冲区 empty=n;//同步信号量，表示空闲缓冲区的数量 full=0;//同步信号量，表示放有整数的缓冲区个数 parbegin process Writer( ) { whil produce_an_integer( ); P(empty); P(mutex); write_an_integer_to_buffer( ); V(mutex); V(full); } } process Reader( ) { whil P(full); P(mutex); get_an_integer_from_buffer( ); V(mutex); V(empty); print_an_integer( ); } } paren 解：(1) 信号量和P、V操作的算法描述如下： semaphor seamphor seamphor int i=0;//生产者使用是缓冲区下标 int j=0; //消费者使用是缓冲区下标 parbegin process producerm (m=1, 2, 3, …) begin int a,b,c;//该生产者使用的局部变量 repeat 生产者获得3个整数a, b, P(empty); P(empty); P(empty);//得到3个空缓冲区 P(mutex);//生产者互斥访问共享变量i buffer[i]=a;//整数a存入缓冲区 i=(i+1) mo buffer[i]=b;//整数b存入缓冲区 i=(i+1) mo buffer[i]=c;//整数c存入缓冲区 i=(i+1) mo V(mutex); V(full); V(full); V(full);//通知消费者缓冲区已有数据（满缓冲区数增3） until fals process consumer k (k=1, 2, 3, …) begin int x; repeat P(full);//看看缓冲区是否有整数 P(mutex); //消费者互斥访问共享变量j x=buffer[j];//从缓冲区取整数到x中 j=(j+1) mo V(mutex);

组装为一台车 320040099060试用PV操作实现三个工人的合作。【分析】工人1和工人2向箱子中放车架或车轮的活动，除了受到箱子容量的限制外，还应考虑车架和车轮的数量差，即不允许只放车架或只放车轮，因为那样可能会引起死锁(学生思考：为什么？)。显然，工人1放车架时至少应留出2个放车轮的空位；同样，工人2放车轮时至少应留出1个空位放车架。若count1和count2分别代表车架数和车轮数，则不妨规定-(N-1)≤count1－count2≤N-2 解：semaphore mutex, avail, availa, availb, fulla, fullb; mutex=1;//互斥信号量，用于访问共享变量count1和count2 avail=N;//同步信号量，用于表示箱子中空闲位置数 availa=N-2;//同步信号量，用于表示箱子中可放车架的数量 availb=N-1;//同步信号量，用于表示箱子中可放车轮的数量 fulla=0;//同步信号量，用于表示箱子中已放的车架数量 fullb=0;//同步信号量，用于表示箱子中已放的车轮数量 parbegin process worker1( ) { while (1) { 加工一个车架; P(availa); P(avail);//看看箱子中是否还有放车架的位置 P(mutex); 车架放入箱中; V(mutex); V(fulla);//通知工人3，箱子中多了个车架 V(availb); } } process worker2( ) { while (1) { 加工一个车轮; P(availb); P(avail);//看看箱子中是否还有放车架的位置 P(mutex); 车轮放入箱中; V(mutex); V(fullb);//通知工人3，箱子中多了个车架 V(availa); } } process worker3( ) { while (1) { P(availa); P(mutex); 从箱中取一个车架; V(mutex); V(avail); P(availb); P(mutex); 从箱中取一个车轮; P(mutex); V(avail); P(availb); P(mutex); 从箱中再取一个车轮; V(mutex); V(avail); 组装为一台车; } } parend 利用管程解决教科书上的生产者-消费者问题。利用管程解决生产者-消费者问题，首先要为它们建立一个管程，命名为Produer_Consumer，简称为PC。其中包括两个过程： ① put(item)过程。生产者利用该过程将自己生产的产品投放到缓冲池中，并用整型变量count来表示在缓冲池中已有的产品数目，当count≥n时，表示缓冲池已满，生产者等待(阻塞)。 ② get(item)过程。消费者利用该过程从缓冲池中取出一个产品，当count≤0时，表示缓冲池已无可取的产品，消费者应等待。 PC管程可描述如下： type PC=monitor var in,out,count: integer; 1320800864870P0P2P1B0B1B2P0P2P1B0B1B2三个进程P0、P1、P2和三个缓冲区B0、B1、B2，进程间借助相邻缓冲区传递消息：P0每次从B0中取出一条消息经加工后送入B1中，P1每次从B1中取出一条消息经加工后送入B2中，P2每次从B2中取出一条消息经加工后送入B0中。B0，B1，B2分别可存放3，2，2个消息。初始时B0中有2个消息，B1 ，B2中各有1个消息。用P、V操作写出P0，P1，P2的同步及互斥流程。 (2) 采用信号量机制 (2) 采用管程 (2) 定义管程SMook如下： (2) 采用管程来解决本问题。管程定义如下： (2) 采用管程

某银行提供1个服务窗口和10个顾客等待座位。顾客到达银行时，若有空座位，则到取号机领取一个号，等待叫号。取号机每次仅允许一位顾客使用。当营业员空闲时，通过叫号选取一位顾客，并为其服务。顾客和营业员的活动过程描述如下：（2011全国试题） cobegin { process 顾客i { 从取号机获得一个号码; 等待叫号; 获得服务; } process 营业员 { whil { 叫号; 为顾客服务; } } } coen 解：(说明：此参考答案不是标准答案) begin semaphor semaphor semaphor semaphor cobegin { process 顾客i { P(seat);//若没有空座位，顾客等待 P(mutex);//取号互斥从取号机获得一个号码; V(mutex); V(S1);//通知营业员，已有顾客 P(S2); 等待叫号; 获得服务; } process 营业员 { whil { P(S1);//若无顾客则等待 V(S2);//唤醒等待叫号的顾客叫号; V(seat); //空出一个座位(此行放在顾客进程的等待叫号后面也可) 为顾客服务; } } } coen

在什么情况下，5个哲学家全部吃不上饭？解：(1) semaphor semaphor int flag[5]={0,0,0,0,0};//标志变量 Pi ( )//第i号哲学家的活动过程，i=0,1,2,3,4 { m=(i+1)%5; n=(i-1+5)%5; L1: P(mutex); i { V(mutex); flag[i] = -1; P(S[i]); goto L1; } flag[i]=1;//flag[i]=1表示第i号哲学家要求吃饭 V(mutex); 拿起左边筷子; 拿起右边筷子; 吃饭；放下左边筷子; 放下右边筷子; P(mutex); flag[i]=0; i { flag[m]=0; V(S[m]); } i { flag[m]=0; V(S[m]); } V(mutex); } parbegin P0( ); P1( ); P2( ); P3( ); P4( ); paren (2) semaphor semaphor int flag[5]={0,0,0,0,0};//标志变量 Pi ( )//第i号哲学家的活动过程，i=0,1,2,3,4 { m=(i+1)%5; n=(i-1+5)%5; L1: P(mutex); i { V(mutex); flag[i] = -1; P(S[i]); goto L1; } flag[i]=1;//flag[i]=1表示第i号哲学家要求吃饭 V(mutex); 拿起左边筷子; 拿起右边筷子; 吃饭；放下左边筷子; 放下右边筷子; P(mutex); flag[i]=0; i { flag[m]= -2; V(S[m]); } i { flag[m]= -2 ; V(S[m]); } V(mutex); } parbegin P0( ); P1( ); P2( ); P3( ); P4( ); paren semaphor Pi ( ) //第i号哲学家的活动过程，i=0,1,2,3,4 { j=(i+1)%5; whil P(chopstick[i]);//拿起左边的筷子 P(chopstick[j]);//拿起右边的筷子吃饭; V(chopstick[i]);//放下左边的筷子 V(chopstick[j]);//放下右边的筷子 } } parbegin P0( ); P1( ); P2( ); P3( ); P4( ); paren (上海交通大学1996年试题)哲学家甲请哲学家乙、丙、丁到某处讨论问题，约定全体到齐后开始讨论；在讨论的间隙四位哲学家进餐，每人进餐都需使用刀、叉各一把(假设每个哲学家进餐时都是先拿刀，再拿叉)，餐桌上的布置如图2-6所示。请用信号量及P、V操作说明这四位哲学家的同步、互斥过程。 1436370312420甲乙丙丁刀1刀2叉1叉2食品图2-6 哲学家进餐问题(b表示刀，ψ表示叉)bbψψ甲乙丙丁刀1刀2叉1叉2食品图2-6 哲学家进餐问题(b表示刀，ψ表示叉)bbψψ解：设置四个互斥信号量fork1、fork2、knife1、knife2，其初值均为1，分别表示资源叉1、叉2、刀1、刀2是否可用。同步算法描述如下： semaphor fork1=fork2=knife1=knife2=1; process Pa( )//哲学家甲 { whil { 讨论问题; P(knife1);//拿起右边的刀子 P(fork1);//拿起左边的叉子进餐; V(knife1);//放下右边的刀子 V(firk1);//放下左边的叉子 } } process Pb( )//哲学家乙 { whil { 讨论问题; P(knife2);//拿起左边的刀子 P(fork1);//拿起右边的叉子进餐; V(knife2);//放下左边的刀子 V(firk1);//放下右边的叉子 } } process Pc( )//哲学家丙 { whil { 讨论问题; P(knife2);//拿起右边的刀子 P(fork2);//拿起左边的叉子进餐; V(knife2);//放下右边的刀子 V(firk2);//放下左边的叉子 } } process Pd( )//哲学家丁 { whil { 讨论问题; P(knife1);//拿起左边的刀子 P(fork2);//拿起右边的叉子进餐; V(knife1);//放下左边的刀子 V(firk2);//放下右边的叉子 } } parbegin Pa( ); Pb( ); Pc()； Pd( ); paren(　　)

本程序也没有考虑顾客理完发后的付款问题。 (青岛大学2002年试题)青岛崂山有一处景点称作上清宫，游客在宫内游玩后可以在宫门口免费搭乘轿车游览崂山的风景区，游览完毕再返回宫门口（如下图2-8所示）。 center87630上清宫乘车点游线览路图2-8 崂山风景区上清宫乘车点游线览路图2-8 崂山风景区已知风景区内游览轿车总量有M辆，游客总数为N，约定：每辆轿车限乘一位游客；如果有空闲的轿车，应当允许想游览的游客乘坐；无空闲的轿车时，游客应该等待；若没有想游览的乘客，轿车也应等待。试利用P、V操作实现N个游客进程和M辆轿车进程的同步操作过程。解：定义4个信号量car_avail、car_taken、finished和take_off。car_avail初值为M，它表示空闲轿车数量；car_taken表示是否有游客乘车，用于阻塞轿车进程；finished用于游览是否结束；take_off用于同步游客是否已下车，后3个信号量初值都为0。 semaphore car_avail=M,car_taken=0,finished=0,take_off=0; parbegin process passenger ( )//游客进程 begin 游上清宫; P(car_avail);//看看是否有轿车可乘，若无则等待 V(car_taken);//唤醒一等待的轿车进程游客上车; P(finished);//游客等待游览结束游客下车； V(take_off);//通知轿车进程，游客已下车 end process car ( ) begin repeat P(car_taken);//若无游客，轿车进程等待带一游客游览风景区; V(finished);//通知游客游览已结束 P(take_off);//等待游客下车 V(car_avail);//空闲轿车数增1：若有等待的游客则唤醒之 until false end parend (南开1997年试题)在南开大学和天津大学之间有一条弯曲的小路，其中从S到T一段路每次只允许一辆自行车通过，但其中间有一个小的安全岛M（同时允许两辆自行车停留），可供两辆自行车已从两端进入小路的情况下错车使用，如图2-9所示。试设计一个算法使来往的自行车均可顺利通过。 center28575M南开大学天津大学LTSK图2-9 小路示意图M南开大学天津大学LTSK图2-9 小路示意图【分析】路段T到L及路段S到K同时各只允许一辆自行车通过，而安全岛M允许两辆自行车使用，因此可以用3个信号量来管理它们：信号量SK表示是否允许自行车通过路段S到K，其初值为1；信号量TL表示是否允许自行车通过路段T到L，其初值为1；信号量M表示安全岛上还可以停放自行车的数目，其初值为2。另外，同一方向上的自行车最多只能有一辆通过S与T之间的路段(两个方向上有两辆)，因此还应使用2个信号量来控制：信号量ST表示是否允许自行车从南开大学去天津大学，其初值为1；信号量TS表示是否允许自行车从天津大学去南开大学，其初值为1；解：用P、V操作的算法描述如下： BEGIN semaphore SK, TL, M, ST, TS; SK=TL=ST=TS=1; M=2; parbegin process Nan_to_Tian ( )//从南开大学去天津大学 begin P(ST);//只允许一辆自行从南开大学去天津大学（互斥） P(SK);//路段S到K只允许一辆自行车通过（互斥）从S走到K; P(M); 进入安全岛M; V(SK);//允许其它自行车通过S与K之间的路段 P(TL);//T与L之间路段只允许一辆自行车通过（互斥） V(M);//离开安全岛从L走到T; V(TL);//允许其它自行车通过T与L之间的路段 V(ST); //允许其它自行车从南开大学去天津大学 end process Tian_to_Nan ( )//从天津大学去南开大学 begin P(TS);//只允许一辆自行从天津大学去南开大学 P(TL);//路段T到L只允许一辆自行车通过从T走到L; P(M); 进入安全岛M; V(TL);//允许其它自行车通过S与K之间的路段 P(SK);//S与K之间路段只允许一辆自行车通过 V(M);//离开安全岛从K走到S; V(SK);//允许其它自行车通过S与K之间的路段 V(TS); //允许其它自行车从天津大学去南开大学 end parend END 【讨论】由于控制了同一方向上的自行车最多只能有一辆通过S与T之间的路段，因此安全岛M上的自行车数目永远不会超过2辆，所以信号量M其实是可以省掉的。 827405525780马路可停n辆车路口A路口B马路可停n辆车路口A路口B(北交大1997年试题)讨论图2-10所示的交通管理例子（各方向上的汽车是单行、直线行驶），试用P、V操作实现各方向上汽车行驶的同步。假设开始时路口A、B之间的马路上无车辆。图2-10 解：假设自西向东进入路口A的汽车为Xi，自北向南进入路口A的汽车为Yj，自北向南进入路口B的汽车为Zk。显然，同方向的汽车可共享路口A(或路口B)，非同方向的汽车应互斥经过路口。对于自西向东的汽车，除了考虑2个路口与另一方向汽车的互斥问题外，还应考虑路口A、B之间路面可停n辆车的问题，当该段路面满时，自西向东的汽车不再允许进入路口A。 semaphore mutex1,mutex2,S1,S2,S3,S4,count; int Cx1, Cy, Cz, Cx2; mutex1=1;//用于Xi和Yj互斥进入路口A mutex2=1;//用于Xi和Zk互斥进入路口B S1=1;//用于Xi访问共享计数变量Cx1的互斥 S2=1;//用于Yj访问共享计数变量Cy的互斥 S3=1;//用于Xi访问共享计数变量Cx2的互斥 S4=1;//用于Zk访问共享计数变量Cz的互斥（2）采用管程（名字为RF）的算法描述如下：（2）使用管程的解法如下： 1 1 2 1 53276531750…… 51244546990…… 54038526035…… 99 100

设有两个处理机P1和P2，它们各有一个硬件高速缓冲存储器C1、C2，且各有一个主存储器M1、M2，其性能如下所示： C1 C2 M1 M2 存储容量存取时间 4K 4K 2M 2M(　　)

该系统CPU的最大利用率是多少？解：(1) 因为1秒钟中断100次，所以中断周期为10ms。每个周期要花费1ms进行中断处理，所以系统将CPU的10%时间用于时钟中断处理。 (　　)由题目所给条件可知，时间片长度为10个时钟周期，即100ms。 (1ms+2ms+1ms)÷100ms=4% 即操作系统将4%的CPU时间用于进程调度 (3) 从(　　)可知，在100ms时间片内，系统用于调度的时间为4ms，用于另外9次时钟中断9ms，系统开销总共为13ms。因此，若没有因用户进程等待I/O等原因而出现CPU空闲的情况，CPU的最大利用率为：(100-13)100=87%。 (西安交大2002年试题)有5个任务 (1)先来先服务(按A,B,C,D,E顺序)算法； (　　)优先级调度算法； (3)时间片轮转算法(设时间片为1min——原题无此假设)。解：(1) 采用先来先服务算法时，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。执行顺序预计运行时间开始执行时间完成时间周转时间 10 10 10 16 16 16 18 18 18 22 22 22 30 30 5个进程的平均周转时间为：(10+16+18+22+30)/5=19.2 (min) (　　) 采用最高优先级调度算法时，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。执行顺序预计运行时间优先数开始执行时间完成时间周转时间 5 6 6 4 6 14 14 3 14 24 24 2 24 26 26 1 26 30 30 5个进程的平均周转时间为：(6+14+24+26+30)/5=20 (min) 采用时间片轮转调度算法时，可以认为5个进程均分CPU时间，它们在系统中的执行情况如下：第一轮：第二轮：第三轮：第四轮：第五轮：第六轮：第七轮：第八轮：第九轮：第十轮：A(A完成，即A的周转时间为30min) （1min）所以，5个进程的平均周转时间为：(8+17+23+28+30)/5=21.2 (min) (上题的变形) 有5个任务 (1)抢占式优先级调度算法。运行状态进程的优先数P按Pn=Pn-1+α变化，就绪状态进程的优先数P按Pn=Pn-1+β变化。其中n=0,1,2, ...，α= -0.5，β= 0.5，系统每30秒钟计算一次各进程的优先数。进程从运行态转变为就绪态时，优先数=就绪队列中进程的最小优先数-1。 (　　)时间片轮转算法(设时间片为100ms)。

解：(1) 采用抢占式优先级调度算法时，由于B的初始优先级最高，故B最先开始运行。因系统每10秒钟计算一次各进程的优先数， (2)时间片轮转算法(设时间片为100ms)。由于时间片为0.1s，故可以看做各进程均分CPU时间。

个进程轮转运行10min后，C结束，故C的周转时间为10min。

(2009全国试题)请求分页管理系统中，假设某进程的页表内容如下表所示。页表内容页号页框(Pag 有效位（存在位） 101 1 — 2 254 页面大小为4K (　　)依次访问上述三个虚地址，各需多少时间？给出计算过程。 (2)基于上述访问序列，虚地址1565H的物理地址是多少？请说明理由。

下面是关于文件的一些操作。若需要读一个文件，那么描述次序正确的是 (　　) 。 ①将文件的目录信息读入内存 ②向设备管理程序发出I/O请求，完成数据读入操作 ③指出文件在外存上的存储位置，并进行文件逻辑块号到屋里块号的转换 ④按存取控制说明检查访问的合法性 ⑤按文件名从用户打开文件表找到该文件的文件目录项

在UNIX System V中，如果一个盘块的大小为1KB，每个盘块号占4B，那么，该系统中允许的文件最大长度约为。

设文件索引节点中有7个地址项，其中4个地址项是直接地址索引，2个地址项是一级间接地址索引，1个地址项是二级间接地址索引，每个地址项大小为4字节。若磁盘索引块和磁盘数据块大小均为256字节，则可表示的单个文件最大长度是。（2010全国试题）

有三个作业A、B、C，它们的到达时间和执行时间依次为(8:50和1.5小时)、(9:00和0.4小时)、(9:30和1小时)。当作业全部到达后，批处理单道系统按响应比高者优先算法进行调度，则作业被选中的次序为。

③在②的基础上，若进程P4请求资源（2，0，1），是否能实施资源分配？为什么？解：① 由已知条件可得尚需矩阵Need和可用资源向量Avalable如下： Nee(　　)P2134 P3006 P4221 P5110 利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析如下表：进程 Work Nee Work+Allocation Finis

多道批处理系统中配有一个处理器和2台外设(D1和D2)，用户存储空间为100MB。已知系统采用可抢占式的高优先数调度算法(优先数越大优先级越高)和不允许移动的可变分区分配策略，设备分配按照动态分配原则。今有4个作业同时提交给系统，如下表所示。作业名优先数运行时间内存需求(　　)6 5分钟 50M(　　)3 4分钟 10M(　　)8 7分钟 60M(　　)4 6分钟 20M 作业运行时间和I/O时间按下述顺序进行： 779780284480（含图）CPUD1D2时间（含图）CPUD1D2时间可用画图分析法： 8：00 4个作业同时到达，C被调入内存并开始运行，内存剩40MB。A因内存不够，不能调入，D、B也先后被调入内存，但不运行。剩余10MB。 8：02 8：05 8：07 8：08 8：09 8：10 8：12 8：13 8：12 12分钟 8：13 13分钟 8：07 7分钟 8：12 12分钟

考虑下面的进程集合，给出FCFS、RR q=1、SPN和SRT调度策略的完成时间、周转时间和Tr/Ts(带权周转时间)比较表。进程名到达时间处理时间 5 2 5 5 【说明】 RR q=1：时间片为1的轮转算法。RR是Roun SPN(Shortest Process Next)：短进程优先，非抢占式。它就是教科书上的最短作业优先(Shortest Jo SRT(Shortest Remainin

给出一种加速文件查找速度的方案。