計算機(jī)操作系統(tǒng)教程第三版答案作者左萬歷+周長林

1、第一章操作系統(tǒng)概述課后習(xí)題1 .硬件將處理機(jī)劃分為兩種狀態(tài)，即管態(tài)和目態(tài)，這樣做給操作系統(tǒng)設(shè)計帶來什么好處？答：便于設(shè)計安全可靠的操作系統(tǒng)。管態(tài)和目態(tài)是計算機(jī)硬件為保護(hù)操作系統(tǒng)免受用戶程序的干擾和破壞而引入的兩種狀態(tài)。通常操作系統(tǒng)在管態(tài)下運行，可以執(zhí)行所有機(jī)器指令；而用戶程序在目態(tài)下運行，只能執(zhí)行非特權(quán)指令。如果用戶程序企圖在目態(tài)下執(zhí)行特權(quán)指令，將會引起保護(hù)性中斷，由操作系統(tǒng)終止該程序的執(zhí)行，從而保護(hù)了操作系統(tǒng)。2 .何為特權(quán)指令？舉例說明之。如果允許用戶執(zhí)行特權(quán)指令，會帶來什么后果？答：只能在態(tài)下才能執(zhí)行的指令稱為特權(quán)指令。如開關(guān)中斷、置程序狀態(tài)寄存器等。如果允許用戶執(zhí)行特權(quán)指令，它將不僅影

2、響當(dāng)前運行的程序，而且還有可能影響操作系統(tǒng)的正常運行，甚至整個系統(tǒng)。3 .中斷向量在機(jī)器中的存儲位置是由硬件確定的，還是由軟件確定的？答：中斷向量在機(jī)器中的位置是由硬件確定的。例如，在INTEL80x86CPU中，內(nèi)存空間0x000000x003ff為中斷向量空間。4 .中斷向量的內(nèi)容是由操作系統(tǒng)程序確定的還是由用戶程序確定的？答：中斷向量的內(nèi)容是由操作系統(tǒng)程序確定的。向量的內(nèi)容包括中斷處理程序的入口地址和程序狀態(tài)字（中斷處理程序運行環(huán)境），中斷處理程序是由操作系統(tǒng)裝入內(nèi)存的，操作系統(tǒng)將根據(jù)裝入的實際地址和該中斷處理程序的運行環(huán)境來填寫中斷向量。5 .中斷向量內(nèi)的處理機(jī)狀態(tài)位應(yīng)當(dāng)標(biāo)明是管態(tài)還是

3、目態(tài)？為什么？答：應(yīng)當(dāng)標(biāo)明是管態(tài)。該狀態(tài)由系統(tǒng)初試化程序設(shè)置，這樣才能保證中斷發(fā)生后進(jìn)入操作系統(tǒng)規(guī)定的中斷處理程序。6 .中斷和程序并發(fā)之間的關(guān)系是什么？答：中斷是程序并發(fā)的必要條件。如果沒有中斷，操作系統(tǒng)不能獲得系統(tǒng)控制權(quán)，無法按調(diào)度算法對處機(jī)進(jìn)行重新分配，一個程序?qū)⒁恢边\行到結(jié)束而不會被打斷。7 .說明“棧”和“堆”的差別.答：棧是一塊按后進(jìn)先出（FIFO）規(guī)則訪問的存儲區(qū)域，用來實現(xiàn)中斷嵌套和子程序調(diào)用的參數(shù)和返回斷點。而堆雖然是一塊存儲區(qū)域，但是對堆的訪問是任意的，沒有后進(jìn)先出的要求，堆主要用來為動態(tài)變量分配存儲空間。8 .何為系統(tǒng)棧？何為用戶棧？系統(tǒng)棧有何用途？用戶棧有何用途？答：系

4、統(tǒng)棧是內(nèi)存中操作系統(tǒng)空間的一個固定區(qū)域；用戶棧是內(nèi)存中用戶空間的一個區(qū)域。系統(tǒng)棧的作用：（1）保存中斷現(xiàn)場，對于嵌套中斷，被中斷程序的現(xiàn)場信息依次壓入系統(tǒng)棧，中斷返回時逆序彈出；（2）保存操作系統(tǒng)子程序間相互調(diào)用的參數(shù)、返回值、返回點、以及子程序的局部變量。用戶棧的作用：用于保存用戶進(jìn)程的子程序間相互調(diào)用的參數(shù)、返回值、返回點、以及子程序的局部變量。9 .用戶堆棧段的長度為何無法確定？答：用戶堆棧段的長度主要取決于兩個因素：（1）用戶進(jìn)程（線程）中子程序（函數(shù)）之間的嵌套調(diào)用深度；（2）子程序參數(shù)和局部變量的數(shù)量及類型；（3）動態(tài)變量的使用。這些在進(jìn)程（線程）運行前無法確定，由此導(dǎo)致用戶堆棧段

5、的長度無法預(yù)先準(zhǔn)確確定。10堆棧段的動態(tài)擴(kuò)充為何可能導(dǎo)致進(jìn)程空間的搬遷？答：堆棧段的擴(kuò)充需要在原來進(jìn)程空間大小的基礎(chǔ)上增添新的存儲區(qū)域，而且通常要求與原來存儲區(qū)域連續(xù)。由于原存放位置處可擴(kuò)展的區(qū)域可能已經(jīng)被其它進(jìn)程占用，故可能需要將整個進(jìn)程空間搬遷到另外一個區(qū)域，以實現(xiàn)地址空間擴(kuò)展要求。11.何謂并行？何謂并發(fā)？在單處理機(jī)系統(tǒng)中，下述并行和并發(fā)現(xiàn)象哪些可能發(fā)生，哪些不會發(fā)生？（1）進(jìn)程與進(jìn)程之間的并行；（2）進(jìn)程與進(jìn)程之間的并發(fā)；（3）處理機(jī)與設(shè)備之間的并行；（4）處理機(jī)與通道之間的并行;（5）通道與通道之間的并行；（6）設(shè)備與設(shè)備之間的并行；答：所謂并行是指同一時刻同時進(jìn)行，進(jìn)程并行需要多處

6、理器的支持；所謂并發(fā)，是指在一段時間內(nèi)，多個進(jìn)程都在向前推進(jìn)，而在同一時刻，可能只有一個進(jìn)程在執(zhí)行，多個進(jìn)程輪流使用處理器。在單處理器傳統(tǒng)中，可能發(fā)生的并行和并發(fā)現(xiàn)象如下：（2）進(jìn)程與進(jìn)程之間的并發(fā)。例如，在Windows操作系統(tǒng)中，mp3播放進(jìn)程和Word字處理進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，這樣用戶就可以邊聽音樂邊寫文章了。（3）處理機(jī)與設(shè)備之間的并行。例如，當(dāng)處理機(jī)進(jìn)行科學(xué)運算時，打印機(jī)可以打印文檔。（4）處理機(jī)與通道之間的并行。通道程序的執(zhí)行可與處理機(jī)的操作并行。（5）通道與通道之間的并行。通常一個系統(tǒng)中有多個通道，這些通道可以并行地執(zhí)行相應(yīng)的通道程序。（6）設(shè)備與設(shè)備之間的并行。例如打印機(jī)打印文檔

7、時，磁帶機(jī)在輸入數(shù)據(jù)。12 .何謂彳業(yè)？它包括哪幾個部分？各部分用途是什么？答：所謂作業(yè)是指用戶要求計算機(jī)系統(tǒng)為其完成的計算任務(wù)的集合。一個作業(yè)通常包括程序、程序所處理的數(shù)據(jù)以及作業(yè)說明書。程序用來完成特定的功能，數(shù)據(jù)是程序處理的對象，作業(yè)說明書用來說明作業(yè)處理的步驟。13 .從透明性和資源共享兩方面，說明網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與分布式操作系統(tǒng)之間的差別。答：從透明性上看，分布式操作系統(tǒng)優(yōu)于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)用戶能夠感覺到所訪問的資源是在本地還是在遠(yuǎn)地；而在分布式系統(tǒng)中，用戶感覺不到所訪問的資源是否在本地，分布式操作系統(tǒng)掩蓋了資源在地理位置上的差異。從資源共享上看，分布式操作系統(tǒng)比網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)能共享更多

8、的資源。在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中，一個計算任務(wù)不能由一臺主機(jī)任意遷移到另外一臺主機(jī)上運行；而在分布式操作系統(tǒng)中，所有作業(yè)可以由一臺主機(jī)任意遷移到另外一臺主機(jī)上處理，即可實現(xiàn)處理機(jī)資源的共享，從而達(dá)到整個系統(tǒng)的負(fù)載平衡。14 .為什么構(gòu)成分布式系統(tǒng)的主機(jī)一般都是相同的或兼容的？答：這樣更有利于進(jìn)程的動態(tài)遷移。如果主機(jī)不兼容，則在一臺主機(jī)上能運行的進(jìn)程，因所用指令系統(tǒng)不同，在另一臺主機(jī)上可能無法運行，導(dǎo)致進(jìn)程難于在不同主機(jī)間遷移，使得分布式系統(tǒng)難于實現(xiàn)負(fù)載平衡。構(gòu)成分布式系統(tǒng)的主機(jī)一般都是相同的或兼容的。15 .為什么嵌入式操作系統(tǒng)通常采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)？答：嵌入式操作系統(tǒng)與一般操作系統(tǒng)相比具有比較明顯的差別

9、：（1）嵌入式操作系統(tǒng)規(guī)模一般較小，因為一般硬件配置較低，而且對操作系統(tǒng)提供的功能要求也不高。（2）應(yīng)用領(lǐng)域差別大，對于不同的應(yīng)用領(lǐng)域其硬件環(huán)境和設(shè)備配置情況有明顯差別。所以，嵌入式操作系統(tǒng)一般采用微內(nèi)核（microkernel）結(jié)構(gòu)，包括如下基本功能：（1）處理機(jī)調(diào)度；（2）基本內(nèi)存管理；（3）通訊機(jī)制；（4）電源管理。在這些基本成分之上可進(jìn)行擴(kuò)展，以適應(yīng)不同應(yīng)用目標(biāo)。第二章進(jìn)程、線程與作業(yè)課后習(xí)題1,為何引入多道程序設(shè)計？在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中作業(yè)的道數(shù)是否越多越好？請說明原因。答：引入多道程序設(shè)計技術(shù)是為了提高計算機(jī)系統(tǒng)資源的利用率。在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中作業(yè)的道數(shù)并非越多越好。一個

10、計算機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)存、外設(shè)等資源是有限的，只能容納適當(dāng)數(shù)量的作業(yè)，當(dāng)作業(yè)道數(shù)增加時，將導(dǎo)致對資源的競爭激烈，系統(tǒng)開銷增大，從而導(dǎo)致作業(yè)的執(zhí)行緩慢，系統(tǒng)效率下降。2,什么是進(jìn)程？進(jìn)程具有那些主要特性？比較進(jìn)程與程序之間相同點與不同點.答：進(jìn)程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于一個數(shù)據(jù)集合的一次執(zhí)行活動。特性：并發(fā)性、動態(tài)性、獨立性、交往性、異步性和結(jié)構(gòu)性。聯(lián)系：程序是進(jìn)程的組成部分，一個進(jìn)程存在的目的就是執(zhí)行其所對應(yīng)的程序。區(qū)別：程序是靜態(tài)的，而進(jìn)程是動態(tài)的；進(jìn)程是有生存期的，而程序沒有；一個程序可對應(yīng)多個進(jìn)程，而一個進(jìn)程只能對應(yīng)一個程序。3.有人說，用戶進(jìn)程所執(zhí)行的程序一定是用戶自己編寫的。這種說法對

11、嗎？如不對舉例說明之。答：這種說法不對。例如，C編譯程序以用戶進(jìn)程身份運行，但C編譯程序并不是用戶自己編寫的。此外還有字處理程序等工具軟件。4,什么是進(jìn)程上下文？進(jìn)程上下文包括那些成分？那些成分對目態(tài)程序是可見的？答：在UNIXSystemV中，將進(jìn)程的物理實體與支持進(jìn)程運行的物理環(huán)境合稱為進(jìn)程上下文(processcontext),進(jìn)程上下文包括三個組成部分：用戶級上下文。是由用戶進(jìn)程的程序塊、用戶數(shù)據(jù)塊(含共享數(shù)據(jù)塊)和用戶堆棧組成的進(jìn)程地址空間。系統(tǒng)級上下文。包括進(jìn)程控制塊、內(nèi)存管理信息、進(jìn)程環(huán)境塊，以及系統(tǒng)堆棧等組成的進(jìn)程地址空間寄存器上下文。由程序狀態(tài)字寄存器、各類控制寄存器、地址寄

12、存器、通用寄存器、用戶堆棧指針等組成。其中用戶級上下文及部分寄存器上下文對目態(tài)程序是可見得。5 .進(jìn)程一般具有哪三個主要狀態(tài)？舉例說明狀態(tài)轉(zhuǎn)換的原因。答：進(jìn)程在其生存期內(nèi)可能處于如下三種基本狀態(tài)之一：(1)運行態(tài)(Run):進(jìn)程占有處理機(jī)資源，正在運行。顯然，在單處理機(jī)系統(tǒng)中任一時刻只能有一個進(jìn)程處于此種狀態(tài);(2)就緒態(tài)(Ready):進(jìn)程本身具備運行條件，但由于處理機(jī)的個數(shù)少于可運行進(jìn)程的個數(shù)，暫未投入運行。即相當(dāng)于等待處理機(jī)資源；(3)等待態(tài)(Wait):也稱掛起態(tài)(Suspended)、封鎖態(tài)(Blocked)、睡眠態(tài)(Sleep)。進(jìn)程本身不具備運行條件，即使分給它處理機(jī)也不能運行。

13、進(jìn)程正等待某一個事件的發(fā)生，如等待某一資源被釋放，等待與該進(jìn)程相關(guān)的I/O傳輸?shù)耐瓿尚盘柕取＿M(jìn)程的三個基本狀態(tài)之間是可以相互轉(zhuǎn)換的。具體地說，當(dāng)一個就緒進(jìn)程獲得處理機(jī)時，其狀態(tài)由就緒變?yōu)檫\行；當(dāng)一個運行進(jìn)程被剝奪處理機(jī)時，如用完系統(tǒng)分給它的時間片，或出現(xiàn)高優(yōu)先級別的其它進(jìn)程，其狀態(tài)由運行變?yōu)榫途w；當(dāng)一個運行進(jìn)程因某事件受阻時，如所申請資源被占用，啟動I/O傳輸未完成，其狀態(tài)由運行變?yōu)榈却?；?dāng)所等待事件發(fā)生時，如得到申請資源，I/O傳輸完成，其狀態(tài)由等待變?yōu)榫途w。6 .有幾種類型進(jìn)程隊列？每類各應(yīng)設(shè)置幾個隊列？答：有三種類型進(jìn)程隊列：就緒隊列(整個系統(tǒng)一個）、等待隊列（每個等待事件一個）和運行隊

14、列（在單CP原統(tǒng)中只有一個）7 .線程控制塊TCB中一般應(yīng)包含那些內(nèi)容？答：一般TCB中的內(nèi)容較少，因為有關(guān)資源分配等多數(shù)信息已經(jīng)記錄于所屬進(jìn)程的PCB中.TC井的主要信息包括：線程標(biāo)識、線程狀態(tài)、調(diào)度參數(shù)、現(xiàn)場、鏈接指針，其中現(xiàn)場信息主要包括通用寄存器、指令計數(shù)器PC以及用戶棧指針.對于操作系統(tǒng)支持的線程，TC訃還應(yīng)包含系統(tǒng)棧指針。8 .同一進(jìn)程中的多個線程有那些成分是共用的，那些成分是私用的？答：共用的成分有：堆、數(shù)據(jù)和程序代碼；私用的成分有：線程控制塊、寄存器和用戶棧。9 .比較用戶級線程與系統(tǒng)級線程間在以下方面的差別和各自的優(yōu)缺點。（1）創(chuàng)建速度；（2）切換速度；（3）并行性；（4）T

15、CB的存儲位置答：用戶級線程由系統(tǒng)庫支持.線程的創(chuàng)建和撤銷，以及線程狀態(tài)的變化都由庫函數(shù)控制并在目態(tài)完成，與線程相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)TCB保存在目態(tài)空間并由運行系統(tǒng)維護(hù)。由于線程對操作系統(tǒng)不可見，系統(tǒng)調(diào)度仍以進(jìn)程為單位，核心棧的個數(shù)與進(jìn)程個數(shù)相對應(yīng)用戶級別線程的優(yōu)點在于：（1）線程不依賴于操作系統(tǒng)，可以采用與問題相關(guān)的調(diào)度策略，靈活性好；（2）同一進(jìn)程中的線程切換不需進(jìn)入操作系統(tǒng)，因而實現(xiàn)效率較高。缺點在于：（1）同一進(jìn)程中的多個線程不能真正并行，即使在多處理機(jī)環(huán)境中；（2）由于線程對操作系統(tǒng)不可見，調(diào)度在進(jìn)程級別，某進(jìn)程中的一個線程通過系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)入操作系統(tǒng)受阻，該進(jìn)程的其它線程也不能運行。核心級別

16、線程通過系統(tǒng)調(diào)用由操作系統(tǒng)創(chuàng)建，線程的控制結(jié)構(gòu)TCB保存于操作系統(tǒng)空間，線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換由操作系統(tǒng)完成，線程是CPU調(diào)度的基本單位。另外由于系統(tǒng)調(diào)度以線程為單位，操作系統(tǒng)還需要為每個線程保持一個核心棧。核心級線程的優(yōu)點是并發(fā)性好，在多CPU環(huán)境中同一進(jìn)程中的多個線程可以真正并行執(zhí)行。核心級別線程的缺點是線程控制和狀態(tài)轉(zhuǎn)換需要進(jìn)入操作系統(tǒng)完成，系統(tǒng)開銷比較大。10.何謂作業(yè)步？作業(yè)何時轉(zhuǎn)為進(jìn)程？答：作業(yè)步：作業(yè)中一個相對獨立的處理步驟作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存，根據(jù)作業(yè)步的要求建立進(jìn)程。11.分析作業(yè)、進(jìn)程、線程三者之間的關(guān)系.答：聯(lián)系：一個作業(yè)包含多個進(jìn)程，一個進(jìn)程包含多個線程；區(qū)別：作業(yè)是向計算機(jī)提交任務(wù)的任

17、務(wù)實體，而進(jìn)程是執(zhí)行實體，是資源分配的基本單位，線程是處理機(jī)調(diào)度的基本單位。12.何謂系統(tǒng)開銷？試舉三個例子說明之運行操作系統(tǒng)程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行管理而花費的時間和空間，如：作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、進(jìn)程切換等。第三章中段與處理機(jī)調(diào)度課后習(xí)題1.試說明下述概念之間的聯(lián)系與差別：（1）系統(tǒng)調(diào)用命令（2）訪管指令（3）廣義指令答：訪管指令由指令碼和訪管中斷號兩部分組成。即：SVCn其中SVC（SuperVisorCall）為指令碼，表明為訪管指令；n為訪管中斷號，其值是一整數(shù)，具體表示何種訪問要求。中斷發(fā)生時，硬件中斷裝置將訪管中斷號n送入舊的程序狀態(tài)字內(nèi)的中斷碼字段，訪管中斷總控程序由系統(tǒng)堆棧中將其取出，并

18、據(jù)此轉(zhuǎn)入對應(yīng)的服務(wù)程序。在實際使用時，用戶程序與操作系統(tǒng)之間還需要相互傳遞參數(shù)和返回值。如此，用戶使用訪管指令的一般形式為：準(zhǔn)備參數(shù)SVCn取返回值一根據(jù)具體訪管要求約定，參數(shù)及返回值可以通過寄存器傳遞，也可以通過內(nèi)存?zhèn)鬟f。對于后者，操作系統(tǒng)必須能夠訪問進(jìn)程空間。通常將稱為系統(tǒng)調(diào)用命令，它除訪管指令外，還有準(zhǔn)備參數(shù)和取返回值。為了使用方便，在高級語言中一般將其寫為與過程調(diào)用相類似的形式，即：返回值=系統(tǒng)調(diào)用名稱（參數(shù)1,參數(shù)2,，參數(shù)m）;當(dāng)然，編譯程序會將翻譯成形如的形式。其中系統(tǒng)調(diào)用名稱對應(yīng)，不同的系統(tǒng)調(diào)用名稱對應(yīng)不同的整數(shù)no在有的書中，也將稱為代表的宏指令或廣義指令2 .為什么說中斷是

19、進(jìn)程切換的必要條件，但不是充分條件？答：發(fā)生進(jìn)程切換時一定發(fā)生中斷系統(tǒng)由一個運行進(jìn)程轉(zhuǎn)去運行另外一個進(jìn)程，前提條件是必須進(jìn)入操作系統(tǒng)，即處于系統(tǒng)態(tài)，因為處于用戶態(tài)運行的進(jìn)程不可能將cpu的使用權(quán)直接交給另一個進(jìn)程，而中斷是從用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài)的必要條件。即中斷是進(jìn)程切換的前提（必要）條件。但發(fā)生中斷時未必發(fā)生進(jìn)程切換。如果中斷處理完后原進(jìn)程不再具有繼續(xù)運行的條件，則一定會發(fā)生進(jìn)程切換；反之，如果中斷處理完后原進(jìn)程仍具有繼續(xù)運行的條件，則可能會發(fā)生進(jìn)程切換，也可能不發(fā)生進(jìn)程切換，這與處理機(jī)調(diào)度策略有關(guān)。3 .試分析中斷與進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系。答：進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由內(nèi)核控制的，如果一個進(jìn)程的狀態(tài)發(fā)

20、生了改變，則在新舊狀態(tài)之間一定發(fā)生了處理機(jī)狀態(tài)由目態(tài)到管態(tài)的轉(zhuǎn)換，而中斷是處理機(jī)狀態(tài)由目態(tài)轉(zhuǎn)換到管態(tài)的必要條件，所以中斷也是進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的必要條件。4 .中斷發(fā)生時，舊的PSW和PC為何需要壓入系統(tǒng)棧？答：保存斷點信息，以便中斷結(jié)束后接著原來的程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行。通常來說中斷處理程序的最后一條指令是中斷返回指令，該指令從系統(tǒng)棧頂彈出斷點信息。如果未將PSWPPC壓入系統(tǒng)棧，則中斷返回指令彈出的不是中斷前的斷點信息，而是不確定的信息，這將導(dǎo)致系統(tǒng)處于不確定的狀態(tài)，嚴(yán)重的情況會使系統(tǒng)崩潰。5 .何謂中斷向量？用戶能否修改中斷向量的值?答：當(dāng)中斷事件發(fā)生時，中斷裝置根據(jù)中斷類別自動地將中斷處理程序所

21、對應(yīng)的PSW口PC送入程序狀態(tài)字和指令計數(shù)器中，如此便轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的中斷處理程序。這個轉(zhuǎn)移類似于向量轉(zhuǎn)移，因而PSW和PC被稱為中斷向量。用戶不能修改中斷向量的值，因為修改中斷向量是特權(quán)指令，普通用戶程序不能執(zhí)行特權(quán)指令。另外，如果允許用戶修改中斷向量的值，那么，用戶就可以將中斷向量與一段病毒程序聯(lián)系起來，使中斷發(fā)生時便執(zhí)行病毒程序，從而破壞計算機(jī)系統(tǒng)。6 .中斷向量的存儲位置是否可由程序改變？為什么？中斷向量的值是如何確定的？答：中斷向量的存儲位置是由硬件確定的，不能由程序改變。中斷發(fā)生后，中斷裝置按照中斷類型到內(nèi)存指定位置取出中斷向量。例如，在舊MPCI統(tǒng)中，地址00003FF是中斷向量空間

22、。操作系統(tǒng)的設(shè)計者根據(jù)各中斷事件處理程序的存儲位置及運行環(huán)境確定對應(yīng)中斷向量的值，系統(tǒng)啟動時由初始化程序?qū)⒃撝堤钊胫付ㄎ恢谩? .有人說，中斷發(fā)生后硬件中斷裝置保證處理機(jī)進(jìn)入管態(tài)，這種說法準(zhǔn)確嗎？說明理由。答：這種說法不準(zhǔn)確。中斷發(fā)生后，硬件中斷裝置負(fù)責(zé)引出中斷處理程序，中斷處理程序是否運行于管態(tài)取決于PS他的處理機(jī)狀態(tài)位，該位的值是操作系統(tǒng)初始化時設(shè)置的，只有在初試化程序正確設(shè)置該狀態(tài)位的前提下，才能保證中斷后系統(tǒng)進(jìn)入管態(tài)。而不響應(yīng)低優(yōu)先級別的中斷事8 .為什么在中斷處理過程中通常允許高優(yōu)先級別的中斷事件中途插入件?答：（1）從邏輯上來說，高優(yōu)先級別中斷源所對應(yīng)的事件比低優(yōu)先級別中斷源所對應(yīng)

23、的中斷事件急迫;（2）由于硬件中斷類型是有限的，這樣做實際上也就限制了中斷嵌套的深度。防止中斷層數(shù)無限增長，甚至系統(tǒng)棧溢出。9.為什么說“關(guān)中斷”會影響系統(tǒng)的并發(fā)性？答：考慮單處理機(jī)系統(tǒng)。在單處理機(jī)系統(tǒng)中，并發(fā)是通過將處理機(jī)輪流分配給多個進(jìn)程而實現(xiàn)的，這個分配是由操作系統(tǒng)中處理機(jī)調(diào)度程序完成的。中斷是進(jìn)程切換的必要條件，如果關(guān)了中斷，則操作系統(tǒng)無法獲得處理機(jī)的控制權(quán)，也就無法使多個進(jìn)程分時共享處理機(jī)。在關(guān)中斷期間，一個進(jìn)程獨占處理機(jī)。所以說“關(guān)中斷”會影響系統(tǒng)的并發(fā)性。10.假如關(guān)中斷后操作系統(tǒng)進(jìn)入了死循環(huán)，會產(chǎn)生什么后果？答：因為操作系統(tǒng)進(jìn)入了死循環(huán)，并且處于關(guān)中斷，即不能響應(yīng)中斷，也就不能

24、從死循環(huán)中退出。系統(tǒng)不響應(yīng)任何外部干預(yù)事件，系統(tǒng)表現(xiàn)為“死機(jī)”。11.為什么不允許目態(tài)程序執(zhí)行關(guān)中斷指令及中斷屏蔽指令？答：開關(guān)中斷指令和中斷屏蔽指令屬于特權(quán)指令，一般用戶無權(quán)訪問。如果允許用戶使用，用戶關(guān)中斷后可能影響系統(tǒng)對內(nèi)部或外部事件的響應(yīng)，也會使操作系統(tǒng)無法獲得系統(tǒng)控制權(quán)。12 .如果沒有中斷，是否能夠?qū)崿F(xiàn)多道程序設(shè)計？為什么？答：不能。因為一個程序一旦被調(diào)度執(zhí)行，將一直執(zhí)行下去，中間不可能被打斷，不可能達(dá)到多個進(jìn)程交替執(zhí)行的并發(fā)目的。13 .下列中斷源哪些通常是可以屏蔽的，哪些通常是不可屏蔽的？（1）I/O中斷；（2）訪管中斷；（3）時鐘中斷；（4）掉電中斷答：（1）I/O中斷可以屏

25、蔽；（2）訪管中斷不可以屏蔽；（3）時鐘中斷可以屏蔽；（4）掉電中斷不可以屏蔽。14 .下列中斷事件哪些可由用戶自行處理？哪些只能由操作系統(tǒng)中斷服務(wù)程序統(tǒng)一處理？為什么？（1）溢出；（2）地址越界；（3）除零；（4）非法指令；（5）掉電答：一般來說，只影響應(yīng)用程序自身的中斷，可以由用戶自行處理，包括：（1）溢出；（3）除零?？赡苡绊懫渌脩艋虿僮飨到y(tǒng)的中斷只能由操作系統(tǒng)中斷服務(wù)程序統(tǒng)一處理，包括：（2）地址越界；（4）非法指令；（5）掉電。15 .如果中斷由用戶程序自行處理，為何需要將被中斷程序的斷點由系統(tǒng)堆棧彈出并壓入用戶堆棧答：中斷發(fā)生時，被中斷程序的現(xiàn)場信息已被壓入系統(tǒng)堆棧中。而中斷續(xù)元

26、運行于目態(tài)，它執(zhí)行完畢后將由用戶堆棧區(qū)中恢復(fù)現(xiàn)場。為此，操作系統(tǒng)在轉(zhuǎn)到中斷續(xù)元之前還應(yīng)當(dāng)將系統(tǒng)堆棧中的現(xiàn)場信息彈出并壓入用戶堆棧中，否則中斷續(xù)元執(zhí)行完畢后將無法恢復(fù)現(xiàn)場返回斷點。16 .對于下面中斷與進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系各舉兩個例子說明之：（1）一定會引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件；（2）可能引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件.答：定會引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件：當(dāng)前運行進(jìn)程終止、應(yīng)用程序啟動I/O傳輸并等待I/O數(shù)據(jù)、運行程序申請當(dāng)前被占用的某一資源?？赡芤疬M(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的中斷事件：時鐘中斷事件可能引起進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，例如對于時間片輪轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度算法，若時鐘中斷發(fā)生后，當(dāng)前進(jìn)程的時間片已用完，則將發(fā)生進(jìn)程

27、切換；否則不發(fā)生進(jìn)程切換。17 .若在T1時刻進(jìn)程P1運行，T2時刻進(jìn)程P2運行，且P1豐P2，則在時刻T1和時刻T2期問之內(nèi)一定發(fā)生過中斷。這種說法對嗎？為什么？答：這種說法對。如果在時刻T1進(jìn)程P1在運行，在時亥【JT2進(jìn)程P2在運行，且P1WP2,則說在時刻T1和時刻T2之間發(fā)生了進(jìn)程切換。這說明在時刻T1和時刻T2之間執(zhí)行了處理機(jī)調(diào)度程序，而處理機(jī)調(diào)度程序是操作系統(tǒng)低層中的一個模塊，在系統(tǒng)運行的過程中，除非顯式地調(diào)用到該模塊，否則系統(tǒng)不會由運行一個進(jìn)程轉(zhuǎn)去運行另外一個進(jìn)程，就是說不會發(fā)生進(jìn)程切換。只有進(jìn)入操作系統(tǒng)，即處于系統(tǒng)態(tài)，才有可能調(diào)用到處理機(jī)調(diào)度，因為處于用戶態(tài)運行的用戶程序不可

28、能直接調(diào)用操作系統(tǒng)中的任何模塊。中斷是系統(tǒng)由用戶態(tài)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)態(tài)的必要條件。據(jù)此，假如在時刻T1與時刻T2之間發(fā)生了進(jìn)程切換，則在時刻T1與時刻T2之間一定發(fā)生過中斷。18 .進(jìn)程切換時，上升進(jìn)程的PSW!PCM可必須由一條指令同時恢復(fù)？答：中斷向量中程序狀態(tài)字PS咐指令計數(shù)器PC的內(nèi)容必須由一條指令同時恢復(fù)，這樣才能保證系統(tǒng)狀態(tài)由管態(tài)轉(zhuǎn)到目態(tài)的同時，控制轉(zhuǎn)到上升進(jìn)程的斷點處繼續(xù)執(zhí)行。如果不同時恢復(fù)，則只能（1）先恢復(fù)PSW再恢復(fù)PC,在恢復(fù)PSW后已經(jīng)轉(zhuǎn)到目態(tài)，操作系統(tǒng)恢復(fù)PC的使命無法完成；（2）先恢復(fù)PC再恢復(fù)PSW,PC改變后轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)另外區(qū)域（因為PSW仍為系統(tǒng)狀態(tài)），PSW無法恢復(fù)

29、。19 .某系統(tǒng)采用可搶占處理機(jī)的靜態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法，請問何時會發(fā)生搶占處理機(jī)的現(xiàn)象？答：當(dāng)一個新創(chuàng)建的進(jìn)程或一個被喚醒進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)比正在運行進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)高時，可能發(fā)生搶占處理機(jī)現(xiàn)象。20 .在實時系統(tǒng)中，采用不可搶占處理機(jī)的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法是否適宜？為什么？答：不適宜。一旦一個低優(yōu)先數(shù)、需要大量CPU寸間的進(jìn)程占用處理機(jī)，就會一直運行，直到運行結(jié)束，或者直到因某事件而阻塞。在此之前，即使高優(yōu)先數(shù)的緊急任務(wù)到達(dá)，也得不到處理，因而可能延誤對重要事件的響應(yīng)和處理。21 .在分時系統(tǒng)中，進(jìn)程調(diào)度是否只能采用時間片輪轉(zhuǎn)算法？為什么？答：分時系統(tǒng)的特點是要求響應(yīng)速度及時，除RR算法之外，還可以采用可剝奪

30、CPU的動態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法。如經(jīng)典UNIX的處理機(jī)調(diào)度算法，由于負(fù)反饋性質(zhì)，算法也可以保證響應(yīng)速度。22 .有人說，在采用等長時間片輪轉(zhuǎn)處理機(jī)調(diào)度算法的分時操作系統(tǒng)中，各終端用戶所占有處理機(jī)的時間總量是相同的.這種說法對嗎？為什么？答：這種說法不對。因為處理機(jī)是分配給進(jìn)程（線程）的，而不同終端用戶可能有不同數(shù)量的進(jìn)程，一個擁有較多數(shù)量進(jìn)程的終端顯然比擁有較少數(shù)量進(jìn)程的終端獲得CPU勺時間要多。23 .對于下述處理機(jī)調(diào)度算法分別畫出進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。（1）時間片輪轉(zhuǎn)算法；（2）可搶占處理機(jī)的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法；（3）不可搶占處理機(jī)的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法。答：(1)時間片輪轉(zhuǎn)算法(2)可搶占處理機(jī)的優(yōu)先數(shù)調(diào)度

31、算法;(3)不可搶占處理機(jī)的優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法24 .舉出兩個例子說明操作系統(tǒng)訪問進(jìn)程空間的必要性.答：例(1):進(jìn)程執(zhí)行輸出操作時，通過系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)入系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)將待輸出的數(shù)據(jù)由進(jìn)程空間取出送給指定的外部設(shè)備，為此操作系統(tǒng)必須訪問用戶進(jìn)程空間。例(2):當(dāng)發(fā)生可由用戶自己處理的中斷事件時，操作系統(tǒng)在轉(zhuǎn)到中斷續(xù)元之前應(yīng)當(dāng)將系統(tǒng)堆棧中的現(xiàn)場信息彈出并壓入用戶堆棧中，為此操作系統(tǒng)也必須訪問進(jìn)程空間。25.根據(jù)進(jìn)程和線程的組成說明進(jìn)程調(diào)度和線程調(diào)度各需要完成哪些工作。答：進(jìn)程調(diào)度：(1)地址映射寄存器；(2)用戶棧指針；(3)通用寄存器；(4)PSW與PC。線程調(diào)度：(1)用戶棧指針；(2)通用寄存器

32、；(3)PC。26.系統(tǒng)資源利用率與系統(tǒng)效率是否一定成正比？如不是，舉例說明之.答：不是，如程序的并發(fā)執(zhí)行時，并發(fā)要有個度，并發(fā)執(zhí)行的程序過多，雖然系統(tǒng)資源利用率提高，但是，由于競爭過于激烈，切換過于頻繁，系統(tǒng)開銷大，反而會使系統(tǒng)效率降低。27.設(shè)有周期性實時任務(wù)集如下表所示，用EDF算法和RMS算法是否可以調(diào)度？畫出相應(yīng)的Gantt圖。任務(wù)發(fā)生周期Ti處理時間CiA3010B4015C505答：由于，因而采用EDF算法一定可以調(diào)度，其Gantt圖為:A1B1C1A2B2C2A3B3A4C3101551015510151050102530405560708095105110120由于，因而采用

33、RMS算法不可調(diào)度。第四章互斥、同步與通訊課后習(xí)題答案1 .何謂與時間有關(guān)的錯誤？舉例說明之。答：并發(fā)進(jìn)程的執(zhí)行實際上是進(jìn)程活動的某種交叉，某些交叉次序可能得到錯誤結(jié)果。由于具體交叉的形成與進(jìn)程的推進(jìn)速度有關(guān)，而速度是時間的函數(shù)，因而將這種錯誤稱為與時間有關(guān)的錯誤。例如，兩個并發(fā)進(jìn)程的程序如下：intn=0;main()創(chuàng)建進(jìn)程A;創(chuàng)建進(jìn)程B;A()while(1)n+;B()while(1)printf(n);n=0;假設(shè)進(jìn)程A被部署在公園入口的終端上，用來記錄進(jìn)入公園的人數(shù)，進(jìn)程B被部署在公園的控制中心，用來輸出一段時間內(nèi)進(jìn)入公園的總?cè)藬?shù)。進(jìn)程A和進(jìn)程B共享全局變量n0如果在進(jìn)程B執(zhí)行完打

34、印語句后被進(jìn)程A打斷，進(jìn)程A執(zhí)行了若干次變量自增語句，之后進(jìn)程B接著執(zhí)行清0語句，那么進(jìn)程A對n的累加丟失了，相當(dāng)于進(jìn)程B被打斷的這段時間內(nèi)進(jìn)入公園的人沒有被記錄下來。發(fā)生與時間有關(guān)的錯誤。2 .有人說，假設(shè)兩個進(jìn)程之間沒有共享內(nèi)存，則二者之間沒有公共變量，這種說法準(zhǔn)確嗎？說明原因.答：如果只從用戶空間考慮，這種說法是正確的。但從操作系統(tǒng)的角度來說并不準(zhǔn)確。兩個沒有公共內(nèi)存的用戶進(jìn)程可能同時（宏觀）進(jìn)入操作系統(tǒng)，并訪問操作系統(tǒng)空間中的公共變量。3 .何謂忙式等待？是否還有其它方式的等待？比較它們之間的聯(lián)系和差別。答：不進(jìn)入等待狀態(tài)的等待稱為忙式等待。另一種等待方式是阻塞式等待，進(jìn)程得不到共享資

35、源時將進(jìn)入阻塞狀態(tài)，讓出CPU給其他進(jìn)程使用。忙等待和阻塞式等待的相同之處在于進(jìn)程都不具備繼續(xù)向前推進(jìn)的條件，不同之處在于處于忙等待的進(jìn)程不主動放棄CPU,盡管CPU可能被剝奪，因而是低效的；而處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程主動放棄CPU,因而是高效的。4 .下列進(jìn)程互斥方法哪些存在忙式等待問題？（1）軟件：面包店算法（2）硬件：TS指令（3）關(guān)中斷指令答：（1）、（2）存在忙等待問題。5 .為何開關(guān)中斷進(jìn)程互斥方法僅在單CPU系統(tǒng)中是有效的？答：關(guān)中斷方法不適用于多CPU系統(tǒng),因為關(guān)中斷只能保證CPU不由一個進(jìn)程切換到另外一個進(jìn)程，從而防止多個進(jìn)程并發(fā)地進(jìn)入公共臨界區(qū)域。但即使關(guān)中斷后，不同進(jìn)程仍可以在

36、不同CPU上并行執(zhí)行關(guān)于同一組共享變量的臨界區(qū)代碼。6 .在多處理機(jī)系統(tǒng)中，軟件互斥方法是否有效？為什么？答：依然有效。多處理機(jī)并行與單處理并發(fā)之間的差別在于程序交叉的粒度，單處理機(jī)機(jī)環(huán)境中進(jìn)程交叉發(fā)生在指令之間，多處理機(jī)環(huán)境中進(jìn)程交叉發(fā)生在指令周期之間。由于純軟件互斥算法并不依賴特殊的硬件指令（如test_and_set），指令之間的交叉與指令周期之間的交叉結(jié)果相同。7 .試分析臨界區(qū)域的大小與系統(tǒng)并發(fā)性之間的關(guān)系。答：關(guān)于同一組變量的臨界區(qū)域是不能并發(fā)執(zhí)行的代碼，臨界區(qū)越大，并發(fā)性越差，因而編寫并發(fā)程序應(yīng)盡量減小臨界區(qū)域的大小。8 .設(shè)CR混關(guān)于一組共享變量SV1的臨界區(qū)域，CR2是關(guān)于另

37、外一組共享變量SV2的臨界區(qū)域，當(dāng)進(jìn)程P1進(jìn)入CR1時，進(jìn)程P2是否可以進(jìn)入CR2?為什么？答：進(jìn)程互斥是指多個進(jìn)程不能同時進(jìn)入關(guān)于同一組共享變量的臨界區(qū)，否則可能發(fā)生于時間有關(guān)的錯誤。SVWSV2不是同一組共享變量，所以當(dāng)進(jìn)程P1進(jìn)入CR1時，進(jìn)程P2可以進(jìn)入CR2。9 .Lamport面包店互斥算法是否會出現(xiàn)餓死情況？答：不會，該算法是公平的。假定系統(tǒng)中共有n個進(jìn)程，每個想要進(jìn)入臨界區(qū)域的進(jìn)程（線程）在最壞的情況下需要等待其它n-1個進(jìn)程進(jìn)入并離開臨界區(qū)域之后即可獲得進(jìn)入臨界區(qū)域的機(jī)會，因而存在（忙式）等待的上界。10.試用信號燈和PVK作實現(xiàn)臨界區(qū)語句:region共享變量do語句答：s

38、emaphoremutex=1;p(mutex);O句>v(mutex);,11.由V操作喚醒的進(jìn)程是否一定能夠直接進(jìn)入運行狀態(tài)？舉例說明之。答：否。一般來說，喚醒是將進(jìn)程狀態(tài)由等待狀態(tài)變成就緒狀態(tài)，而就緒進(jìn)程何時獲得處理機(jī)則是由系統(tǒng)的處理機(jī)調(diào)度策略確定的。如果采用搶占式優(yōu)先級調(diào)度算法，并且被喚醒的進(jìn)程是當(dāng)前系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的進(jìn)程，那么該進(jìn)程將被調(diào)度執(zhí)行，該進(jìn)程的狀態(tài)變成運行態(tài)。如果該進(jìn)程不是系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的進(jìn)程或系統(tǒng)采用其它調(diào)度算法，那么該進(jìn)程不會被調(diào)度執(zhí)行，其狀態(tài)將維持在就緒態(tài)。12.設(shè)S1和S2為兩個信號燈變量，下列八組P、V操作哪些可以同時進(jìn)行？哪些不能同時進(jìn)行？為什么?(1)

39、P(S1),P(S2)(2)P(S1),V(S2)(3)V(S1),P(S2)(4)V(S1),V(S2)(5)P(S1),P(S1)(6)P(S2),V(S2)V(S1),P(S1)(8)V(S2),V(S2)答：(1),(2),(3),(4)可以同時進(jìn)行；(5),(6),(7),(8)不可以同時進(jìn)行。因為如果將信號燈變量看作共享變量，則P、V操作作為其臨界區(qū)，為了不發(fā)生于時間有關(guān)的錯誤，須保證多個進(jìn)程不能對同一個信號燈變量同時執(zhí)行P、V操作。13 .對于生產(chǎn)者一消費者問題，假設(shè)緩沖區(qū)是無界的，試用信號燈與PV操作給出解法。答：由于是無界緩沖區(qū)，所以生產(chǎn)者不會因得不到緩沖區(qū)而被阻塞。sema

40、phoremutex_in=1;semaphoremutex_out=1;semaphoreproduct=0;intin=0,out=0;生產(chǎn)者：while(1)生產(chǎn)一個物品；P(mutex_in);消費者：while(1)P(product);P(mutex_out);物品bufferin=物品；in+;v(mutex_in);V(product);=bufferout;out+;V(mutex_out);14 .設(shè)有一個可以裝A、B兩種物品的倉庫，其容量無限大，但要求倉庫中A、B兩種物品的數(shù)量滿足下述不等式:-MWA物品數(shù)量B物品數(shù)量WN其中M和N為正整數(shù).試用信號燈和PV操作描述A、B

41、兩種物品的入庫過程.解：若只放入A,而不放入B,則A產(chǎn)品最多可放入N次便被阻塞；若只放入B,而不放入A,則B產(chǎn)品最多可放入M次便被阻塞；每放入一次A,放入產(chǎn)品B的機(jī)會也多一次；同理，每放入一次B,放入產(chǎn)品A的機(jī)會也多一次.Semaphoremutex=1,sa=N,sb=M;產(chǎn)品A進(jìn)程：產(chǎn)品B進(jìn)程：while(1)while(1)p(sa);p(sb);p(mutex);p(mutex);N品入庫；B產(chǎn)品入庫；V(mutex);V(mutex);V(sb);V(sa);15 .試用信號燈與PV操作實現(xiàn)司機(jī)與售票員之間的同步問題。設(shè)公共汽車上有一個司機(jī)和一個售票員，其活動如下圖所示。為了安全起見

42、，顯然要求：(1)關(guān)車門后方能啟動車輛；到站停車后方能開車門。亦即“啟動車輛”這一活動應(yīng)當(dāng)在“關(guān)車門”這一活動之后，“開車門”這一活動應(yīng)當(dāng)在“到站停車”這一活動之后。semaphores1=0,s2=0;司機(jī)：售票員：while(1)while(1)p(s1);關(guān)車門；啟動車輛；v(s1);正常行駛；售票；至U站停車；p(s2);v(s2);開車門；16 .設(shè)有A、B、C三組進(jìn)程，它們互斥地使用某一獨占型資源R,使用前申請，使用后釋放.資源分配原則如下：(1)當(dāng)只有一組申請進(jìn)程時，該組申請進(jìn)程依次獲得R；(2)當(dāng)有兩組申請進(jìn)程時，各組申請進(jìn)程交替獲得R,組內(nèi)申請進(jìn)程交替獲得R；(3)當(dāng)有三組申

43、請進(jìn)程時，各組申請進(jìn)程輪流獲得R,組內(nèi)申請進(jìn)程交替獲得R.試用信號燈和PV操作分別給出各組進(jìn)程的申請活動程序段和釋放活動程序段.intfree=1;/設(shè)備狀態(tài)標(biāo)志semaphoremutex=1;semaphoreqa=qb=qc=0;/各組等待隊列intcounta=countb=countc=0;/等待隊歹U長度A組申請：A組釋放：if(countb>0)countb-P(mutex);if(free=1)free=0;V(mutex);elsecounta+-;V(qb);elseif(countc>0)countc-+;V(mutex);P(qa);-;V(qc);else

44、if(counta>0)counta-V(qa);elsefree=1;A組進(jìn)程活動可以給出訓(xùn)和C組進(jìn)程活動。17.設(shè)自行車生產(chǎn)線上有一只箱子，其中有N個位置(N>3),每個位置可存放一個車架或一個車輪；又設(shè)有三個工人，其活動分別為：工人1活動：do加工一個車架；工人2活動：do加工一個車輪；工人3活動：do箱中取一車架；車架放入箱中;while(1)車輪放入箱中；while(1)箱中取二車輪；組裝為一臺車；while(1)試分別用信號燈與PV操作、管程、會合實現(xiàn)三個工人的合作，要求解中不含死鎖。一、用信號燈與PV操作實現(xiàn)三個工人的合作首先不考慮死鎖問題，工人1與工人3、工人2與工

45、人3構(gòu)成生產(chǎn)者與消費者關(guān)系，這兩對生產(chǎn)/消費關(guān)系通過共同的緩沖區(qū)相聯(lián)系。從資源的角度來看，箱字中的空位置相當(dāng)于工人1和工人2的資源，而車架和車輪相當(dāng)于工人3的資源。定義三個信號燈如下：semaphoreempty=N;semaphorewheel=0;semaphoreframe=0;三位工人的活動分另U為：工人1活動：do加工一個車架；工人2活動：do加工一個車輪；工人3活動：doP(frame);箱中取P(empty);車架放入箱中；P(empty);車輪放入箱中；一車架；V(empty);P(wheel);V(frame);while(1)V(wheel);while(1)P(wheel

46、);箱中取二車輪；V(empty);V(empty);組裝為一臺車;while(1)分析上述解法易見，當(dāng)工人1推進(jìn)速度較快時，箱中空位置可能完全被車架占滿或只留有一個存放車輪的位置，而當(dāng)此時工人3同時取2個車輪時將無法得到，而工人2又無法將新加工的車輪放入箱中；當(dāng)工人2推進(jìn)速度較快時，箱中空位置可能完全被車輪占滿，而當(dāng)此時工人3同取車架時將無法得到，而工人1又無法將新加工的車架放入箱中。上述兩種情況都意味著死鎖。為防止死鎖的發(fā)生，箱中車架的數(shù)量不可超過N-2,車輪的數(shù)量不可超過N-1,這些限制可以用兩個信號燈來表達(dá)。semaphores1=N-2;semaphores2=N-1;如此，可以給出

47、不含死鎖的完整解法如下：工人1活動：do加工一個車架；工人2活動：do加工一個車輪；工人3活動：doP(frame);箱中取P(s1);P(empty);車架放入箱中；P(s2);P(empty);車輪放入箱中；一車架；V(empty);V(s1);V(frame);while(1)V(wheel);while(1)P(wheel);P(wheel);箱中取二車輪;V(empty);V(empty);V(s2);V(s2);組裝為一臺車；while(1)詳細(xì)描述還應(yīng)考慮對箱子單元的描述以及訪問互斥問題。建議車架放在箱子的一端，車輪放在箱子的另一端，車架與車輪都采用后進(jìn)先出的管理方式。Semap

48、hores1=N-2,s2=N-1,mutex=1;intin1=0,in2=N-1;intbufN;工人1活動：do加工一個車架；P(s1);P(empty);P(mutex);Bufin1=車架；in1=in1+1;V(mutex);V(frame);while(1)工人2活動：do加工一個車輪；P(s2);P(empty);P(mutex);Bufin2=車輪；in2=in2-1;V(mutex);V(wheel);while(1)工人3活動：doP(frame);P(mutex);Temp1=Bufin1-1;in1=in1-1;V(mutex);V(empty);V(s1);P(wh

49、eel);P(wheel);P(mutex);Temp2=Bufin2+1;in2=in2+1;Temp3=Bufin2+1;In2=in2+1;V(mutex);V(empty);V(empty);V(s2);V(s2);組裝為一臺車;while(1)18 .一座小橋(最多只能承重兩個人)橫跨南北兩岸，任意時刻同一方向只允許一人過橋，南側(cè)橋段和北側(cè)橋段較窄只能通過一人，橋中央一處寬敞，允許兩個人通過或歇息.試用信號燈和PV操作寫出南、北兩岸過橋的同步算法.semaphoreload=2;semaphorenorth=1;semaphoresouth=1;tosouth()P(load);P(

50、north);過北段橋；到橋中tonorth()P(load);P(south);過南段橋；到橋中間間;V(north);P(south);過南段橋；到達(dá)南岸V(south);P(north);過北段橋；到達(dá)北岸V(south);V(load);V(north);V(load);19 .某寺廟，有小和尚、老和尚若干.廟內(nèi)有一水缸，由小和尚提水入缸，供老和尚飲用.水缸可容納30桶水，每次入水、取水僅為1桶，不可同時進(jìn)行。水取自同一井中，水井徑窄，每次只能容納一個水桶取水。設(shè)水桶個數(shù)為5個，試用信號燈和PV操作給出老和尚和小和尚的活動。semaphoreempty=30;/表示缸中目前還能裝多少桶

51、水，初始時能裝30桶水semaphorefull=0;/表示缸中有多少桶水，初始時缸中沒有水semaphorebuckets=5;表示有多少只空桶可用，初始時有5只桶可用semaphoremutex_well=1;/用于實現(xiàn)對井的互斥操作semaphoremutex_bigjar=1;用于實現(xiàn)對缸的互斥操作semaphoremutex_bucket=1;/用于實現(xiàn)對桶的互斥操作old_monk()while()P(full);P(buckets);P(mutex_bucket);getabucket;V(mutex_bucket);P(mutex_bigjar);getwater;V(mute

52、x_bigjar);V(buckets);V(empty);young_monk()while(1)P(empty);P(buckets);P(mutex_bucket);取一個桶；V(mutex_bucket);gotothewell;P(mutex_well);getwater;V(mutex_well);gotothetemple;P(mutex_bigjar);purethewaterintothebigjar;V(mutex_bigjar);V(buckets);V(full);20.設(shè)系統(tǒng)中有5臺類型相同的打印機(jī)，依次編號為15。又設(shè)系統(tǒng)中有n個使用打印機(jī)的進(jìn)程，使用前申請，使用后

53、釋放。每個進(jìn)程有一個進(jìn)程標(biāo)識，用于區(qū)別不同的進(jìn)程。每個進(jìn)程還有一個優(yōu)先數(shù)，不同進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)各異。當(dāng)有多個進(jìn)程同時申請時，按照進(jìn)程優(yōu)先數(shù)由高到低的次序?qū)嵤┓峙洹Ｔ囉眯盘枱艉蚉V操作實現(xiàn)對于打印機(jī)資源的管理，即要求編寫如下函數(shù)和過程：(1)函數(shù)require(pid,pri):申請一臺打印機(jī)。參數(shù)pid為進(jìn)程標(biāo)識，其值為1到n的整數(shù)；pri為進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，其值為正整數(shù)；函數(shù)返回值為所申請到打印機(jī)的編號，其值為1到5的整數(shù)；(2)過程return(prnt):釋放一臺打印機(jī)。參數(shù)prnt為所釋放打印機(jī)的編號，其值為1到5的整數(shù)。解：#defineN51ntflagN+1;/flag0表示可用打印機(jī)數(shù)，

54、/flag表示第i號打印機(jī)白狀態(tài)(1<=i<=N),0表示占用，1表示空閑PCB*queue=NULL;/進(jìn)程阻塞隊列semaphoremutex_flag=1;/用于對flag數(shù)組的互斥操作semaphoremutex_queue=1;/用于對阻塞隊列的互斥操作intrequire(intpid,intpriority)P(mutex_flag);if(flag0>0)flag0-;for(inti=1;i<N+1;i+)if(flag二=1)flag=0;break;V(mutex_flag);returni;elseV(mutex_flag);p(mutex_qu

55、eue);將進(jìn)程pid按其優(yōu)先數(shù)插入到等待隊列queue中；V(mutex_queue);return(intprint)P(mutex_flag);if(queue=NULL)flag0+;flagprint=1;V(mutex_flag);elseV(mutex_flag);p(mutex_queue);將print分配給queue隊首進(jìn)程；queue下移;V(mutex_queue);26.關(guān)于讀者/寫者問題，有人給出如下改進(jìn)解法:semaphorer_w_w,mutex,s;(初值均為1)intcount;(初值為0)(count=寫者活動：P(s);P(r_w_w);寫操作V(r_w

56、_w);V(s);操(count=讀者活動：P(s);P(mutex);count+;if=1)P(r_w_w);V(mutex);V(s);讀作P(mutex);count-;If=0)V(r_w_w);V(mutex);分析上述改進(jìn)算法的調(diào)度效果。答：由于s以及讀者和寫者對s的操作，讀者和寫者都不會無限等待，因而算法不會出現(xiàn)餓死現(xiàn)象，是一個公平的解法。第五章死鎖與饑餓課后習(xí)題答案1. 下面關(guān)于死鎖問題的敘述哪些是正確的，哪些是錯誤的，說明原因.(1)參與死鎖的所有進(jìn)程都占有資源；(2)參與死鎖的所有進(jìn)程中至少有兩個進(jìn)程占有資源；(3)死鎖只發(fā)生在無關(guān)進(jìn)程之間；(4)死鎖可發(fā)生在任意進(jìn)程之間

57、.答：說法(1)是錯誤的，應(yīng)該是參與死鎖的所有進(jìn)程都等待資源。說法(2)正確。參與死鎖的進(jìn)程至少有兩個，設(shè)為p1,p2,p1占有資源r1而等待資源r2,p2占有資源r2而等待資源r1。說法(3)錯誤。死鎖也可能發(fā)生在相關(guān)進(jìn)程之間。說法(4)正確，死鎖既可能發(fā)生在相關(guān)進(jìn)程之間，也可能發(fā)生在無關(guān)進(jìn)程之間。即死鎖可發(fā)生在任意進(jìn)程之間。2. 試證明當(dāng)每個資源類中僅有一個資源實例時，資源分配圖中的環(huán)路是死鎖的充要條件。證明：先證明充分條件：用反證法，假設(shè)每個資源類中僅有一個資源實例時，資源分配圖的環(huán)路是可約簡的，那么說明環(huán)路外至少有一個非孤立且沒有請求邊的進(jìn)程節(jié)點pk占有一個資源類rk中的一個實例，而rk中的另外一個實例被環(huán)路中某個進(jìn)程占有。說明rk中有兩個以上的資源實例，與前提矛盾。所以說，每