操作系統(tǒng)原理作業(yè)

1、第3章作業(yè)3.2 試比較進(jìn)程和程序的區(qū)別。答：（1）進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念，而程序則是一個(gè)靜態(tài)概念。程序是指令的有序集合，沒(méi)有任何執(zhí)行的含義。而進(jìn)程則強(qiáng)調(diào)執(zhí)行過(guò)程，它動(dòng)態(tài)地被創(chuàng)建，并被調(diào)度執(zhí)行后消亡；（2）進(jìn)程具有并發(fā)特征，而程序沒(méi)有； （3）進(jìn)程是競(jìng)爭(zhēng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的基本單位，從而其并發(fā)性受到系統(tǒng)自己的制約。這里制約就是對(duì)進(jìn)程獨(dú)立性和異步性； （4）不同的進(jìn)程可以包含同一程序，只要該程序所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)集不同。3.3我們說(shuō)程序的并發(fā)執(zhí)行將導(dǎo)致最終結(jié)果失去封閉性。這話(huà)對(duì)所有的程序都成立嗎？試距離說(shuō)明。答：并非對(duì)所有的程序都成立。如： Begin local x;x=10;print(x); End上述

2、程序中x是內(nèi)部變量，不可能被外部程序訪問(wèn)，因此這段程序的運(yùn)行不會(huì)手外部環(huán)境影響。3.7并發(fā)進(jìn)程間的制約有哪2種？引起制約的原因是什么?答：并發(fā)進(jìn)程間的制約有兩種：直接制約和間接制約。直接制約是由并發(fā)進(jìn)程互相共享對(duì)方的私有資源所引起的。間接制約是由競(jìng)爭(zhēng)公有資源引起的。3.8什么是進(jìn)程間的互斥？什么是進(jìn)程間的同步？答：進(jìn)程間的互斥是指：一組并發(fā)進(jìn)程中的一個(gè)或多個(gè)程序段，因共享某一共有資源而導(dǎo)致它們必須以一個(gè)不許交叉執(zhí)行的單位執(zhí)行，集不允許兩個(gè)以上的共享該資源的并發(fā)進(jìn)程同時(shí)進(jìn)入臨界區(qū)。 進(jìn)程間的同步是指：異步環(huán)境下的一組并發(fā)進(jìn)程陰直接制約互相發(fā)送消息二進(jìn)行合作、互相等待，是個(gè)進(jìn)程按一定的速度執(zhí)行的過(guò)

3、程。3.13編寫(xiě)一個(gè)程序使用系統(tǒng)調(diào)用fork生成三個(gè)子進(jìn)程，并使用系統(tǒng)調(diào)用pipe創(chuàng)建一管道，使得這3個(gè)子進(jìn)程和父進(jìn)程公用同一條管道進(jìn)行信息通信。答： main()  int r,i,P1,P2,fd2;  char buf50,s50;  pipe(fd);  while(P1=fork()=-1);  if(P1=0)      lockf(fd1,1,0);    sprintf(buf,"child process P1 is sending messages!n")

4、;    printf("child process P1!n");    write(fd1,buf,50);    sleep(5);    lockf(fd1,0,0);    exit(0);    else      while(P2=fork()=-1);    if(P2=0)            lockf(f

5、d1,1,0);       sprintf(buf,"child process P2 is sending messages!n");       printf("child process P2!n");       write(fd1,buf,50);       sleep(5);       lo

6、ckf(fd1,0,0);       exit(0);     else      while(P3=fork()=-1);    if(P3=0)            lockf(fd1,1,0);       sprintf(buf,"child process P3 is sending messages!n"

7、;);       printf("child process P3!n");       write(fd1,buf,50);       sleep(5);       lockf(fd1,0,0);       exit(0);wait(0);    if(r=read(fd0,s,50)=-1)

8、60;      printf("can't read pipen");    else  printf("%sn",s);    wait(0);    if(r=read(fd0,s,50)=-1)       printf("can't read pipen");    else  printf("%sn"

9、,s);wait(0);    if(r=read(fd0,s,50)=-1)       printf("can't read pipen");    else  printf("%sn",s);exit(0);       3.14設(shè)有5個(gè)哲學(xué)家，共享一張放有五把椅子的桌子，每人分得一把椅子。但是桌子上總共只有5支筷子，在每人兩邊分開(kāi)各放一支。哲學(xué)家們?cè)诙亲羽囸I時(shí)才試圖分兩次從兩邊拾起筷子就餐。條件：（1

10、）只有拿到兩只筷子時(shí)，哲學(xué)家才能吃飯；（2）如果筷子已在他人手上，則該哲學(xué)家必須等待到他人吃完之后才能拿到筷子；（3）任一哲學(xué)家在自己未拿到兩只筷子吃飯之前，絕不放下自己手中的筷子。試： （1）描述一個(gè)保證不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)鄰座同時(shí)要求吃飯的通信算法。（2）描述一個(gè)既沒(méi)有兩鄰座同時(shí)吃飯，又沒(méi)有人餓死(永遠(yuǎn)拿不到筷子)的算法。（3）在什么情況下，5個(gè)哲學(xué)家全部吃不上飯。答：（1）設(shè)信號(hào)量c0c4，初始值均為1，分別表示I號(hào)筷子被拿(I=0,1,2,3,4)send(I):第一個(gè)哲學(xué)家要吃飯BeginP(cI); P(cI+1 mod 5); Eat; V(cI+1 mod 5); V(cI); End

11、;該過(guò)程能保證兩鄰座不同時(shí)吃飯，但會(huì)出現(xiàn)5個(gè)哲學(xué)家一人拿一支筷子，誰(shuí)也吃不上飯的死鎖情況。（2）解決的思路如下：讓奇數(shù)號(hào)的哲學(xué)家先取右手邊的筷子，讓偶數(shù)號(hào)的哲學(xué)家先取左手邊的筷子。這樣，任何一個(gè)哲學(xué)家拿到一只筷子以后，就已經(jīng)組織了他鄰座的一個(gè)哲學(xué)家吃飯的企圖，除非某個(gè)哲學(xué)家一支吃下去，否則不會(huì)有人會(huì)餓死。send(I)Begin if I mod 2 = 0 then P(cI,P(cI+1 mod 5) Eat; V(cI,V(cI+1 mod 5)else P(cI+1 mod 5) P(cI) Eat V(cI+1 mod 5) V(cI)End(3)在循環(huán)等待的情況下，5個(gè)哲學(xué)家全部吃

12、不上飯。有兩個(gè)進(jìn)程P1，P2，他們分別執(zhí)行下面的程序體，其中total是兩個(gè)進(jìn)程都能訪問(wèn)的共享變量，初始值為0，count是每個(gè)進(jìn)程的私有變量。假設(shè)兩個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，并可自由交叉，則兩個(gè)進(jìn)程都執(zhí)行完后，total可能得到的最小值為：P1 int count; for(count=1;count<=50;count+) total=total+1;P2 int count; for(count=1;count<=50;count+) total=total+2; 答：total可能得到的最小值為：3。第4章作業(yè)4.2試述作業(yè)調(diào)度的主要功能。答：作業(yè)調(diào)度的主要功能是：按一定得原則對(duì)外存

13、輸入井上的大量后備作業(yè)進(jìn)行選擇，給選出的作業(yè)分配內(nèi)存、輸入輸出設(shè)備等必要的資源，并建立相應(yīng)的進(jìn)程，是改作業(yè)的相關(guān)進(jìn)程獲得競(jìng)爭(zhēng)處理機(jī)的權(quán)利。另外，當(dāng)作業(yè)執(zhí)行完畢時(shí)，還負(fù)責(zé)回收系統(tǒng)資源。4.4進(jìn)程調(diào)度的功能有哪些?答：進(jìn)程調(diào)度的功能有：（1）記錄系統(tǒng)中所有進(jìn)程的執(zhí)行情況；（2）選擇占有處理機(jī)的進(jìn)程；（3）進(jìn)行進(jìn)程上下文切換。4.5進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)有哪幾種？答：進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)有：（1）正在執(zhí)行的進(jìn)程執(zhí)行完畢。這時(shí)，如果不選擇新的就緒進(jìn)程執(zhí)行，將浪費(fèi)處理機(jī)資源；（2）執(zhí)行中進(jìn)程自己調(diào)用阻塞原語(yǔ)將自己阻塞起來(lái)進(jìn)入睡眠等待狀態(tài)；（3）執(zhí)行中進(jìn)程調(diào)用了P原語(yǔ)，從而因資源不足而被阻塞；或調(diào)用了V原語(yǔ)操作激活了等

14、待資源的進(jìn)程隊(duì)列；（4）執(zhí)行中進(jìn)程提出I/O請(qǐng)求后被阻塞；（5）在分時(shí)系統(tǒng)中時(shí)間片已經(jīng)用完；（6）在執(zhí)行完系統(tǒng)調(diào)用，在系統(tǒng)程序返回用戶(hù)進(jìn)程時(shí)，可認(rèn)為系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行完畢，從而可調(diào)度選擇一新的用戶(hù)進(jìn)程執(zhí)行；以上都是在CPU執(zhí)行不可剝奪方式下所引起進(jìn)程調(diào)度的原因。在CPU執(zhí)行方式是剝奪時(shí)，還有：（7）就緒隊(duì)列中的某進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)變得高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)，從而也將引發(fā)進(jìn)程調(diào)度。4.6假設(shè)有4到作業(yè)，它們的提交時(shí)刻及執(zhí)行時(shí)間由下表給出：作業(yè)號(hào)提交時(shí)刻/小時(shí)執(zhí)行時(shí)間/小時(shí)110:002210:201310:400.5410:500.3計(jì)算在單道程序環(huán)境下，采用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法和最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法時(shí)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間，并指出它們的調(diào)度順序。答：假設(shè)所有作業(yè)都已經(jīng)到達(dá)，則 （1）先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法：順序開(kāi)始時(shí)間結(jié)束時(shí)間執(zhí)行時(shí)間等待時(shí)間110:0012:0020210:2013:0011.67310:4013:300.52.33410:5013:480.32.67T = 0.25*(2+2.67+2.83+2.97) = 0.25*10.47 = 2.6175(h)W = 0.25*(4+0+1.67/1+2.33/0.5+2.67/0.3) =