操作系统 习题补充

问题

问题
在一个段式存储管理系统中，段表为左图所示。 试计算右图所示的逻辑地址对应的物理地址。
问题

为什么说采用有序资源分配法不会导致系统出现 死锁？
根据有序资源分配法可知，进程申请资源时必须按照 资源标号的升序进行。任何进程在占有了Ri类资源后，再 申请的资源Rj的编号j一定大于i。因此在任一时刻，系统 中至少存在一个进程Pk占有较高编号的资源Rh，且它继续 请求的资源必然是空闲的，因而Pk可以一直执行至完毕。 Pk完成之后，剩余进程集合中同样存在一个类似进程可以 执行完成。以此类推，所有进程都可执行完成，系统不会 发生死锁。
分析

分析
上式表示死锁发生后，n个进程还需要的资源量之和 小于n，这意味着此刻至少存在一个进程i，need(i)=0， 即它已获得了所需要的全部资源。既然该进程已获得了它 所需要的全部资源，那么它就能执行完成并释放它占有的 资源，这与前面的假设矛盾，从而证明在这个系统中不可 能发生死锁。
例题(1)
思考题

证明
n个进程共享某种资R，该资源共有m个可分配单 位，每个进程一次一个地申请或释放资源单位。假设 每个进程对该资源的最大需求量均小于m，且各进程 最大需求量之和小于m+n，试证明在这个系统中不可 能发生死锁。
解答
设max(i)表示第i个进程的最大资源需求量，need(i)表示第i 个进程还需要的资源量，alloc(i)表示第i个进程已分配的资源 量。由题中所给条件可知： max(1)+…+ max(n)= (need(1)+…+need(n))+(alloc(1)+…+alloc(n))<m+n 如果在这个系统中发生了死锁，那么一方面m个资源应该全部 分配出去，即alloc(1)+…+alloc(n)=m 另一方面所有进程将陷入无限等待状态。 由上述两式可得： need(1)+…+need(n)<n
问题

问题
设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地 址空间最大为16页，每页2048字节，内存总共有8个 存储块，试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有 多大？
解答：每页2048字节，则页内偏移占据11位，逻辑 地址空间最大位16页，所以页号部分需占据4位， 故逻辑地址至少应为15位。 在页式存储管理系统中，由于页的大小和存储 块大小相等，因此内存空间为16K(8×2K)。
工作过程
int rmutex=1,wmutex=1; Int count=0; main() { reader(); writer(); } reader() { while(1) { p(rmutex); if(count==0) p(wmutex); //当第一个读进程读时,阻止写进程写 count++; v(rmutex); 读数据库；
进程执行前驱关系描述(1)
例：P1,P2,P3,P4为一组合作进程， 其前趋图如下图所示，试用PV操作描述 这4个进程的同步关系。
进程执行前驱关系描述(2)
P1

分析
该图说明任务启动后P1先 执行，当它结束后P2、P3 可以开始执行，P2、P3完 成后P4才能开始执行。为 确保这一执行顺序，设置3 个同步信号量f2、f3、f4分 别表示进程P2、P3、P4是 否可以开始执行，其初值 均为0，这四个进程的同步 描述见后。
例ห้องสมุดไป่ตู้(2)

T0时刻系统的安全性
从下表可知，存在安全序列{P1,P3,P4,P2,P0}，故系统安全。
例题(3)

P1请求资源Request1(1,0,2)
－Request1(1,0,2)≤Need1(1,2,2) －Request1(1,0,2)≤Available(3,3,2) －系统先假定可以为P1分配资源，并修改Available、 Allocation1、Need1向量，由此形成的资源变化如例题(1)中 括号所示。 －再用安全性算法检查此时系统是否安全，可得如下表 所示的安全性分析。 －存在安全序列{P1,P3,P4,P0,P2}，此时系统安全，可 以满足P1的资源请求。
问题
下表给出了某系统的空闲分区表，系统采用动态分区 管理策略，现有以下作业序列：96K, 20K, 200K。若用首 次适应算法和最佳适应算法来处理这些作业序列，试问哪 一种算法可以满足该作业序列的请求，为什么？
问题

问题
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， 2148，3000，4000，5012转化为相应的物理地址。
例题(7)
问题

一台计算机有8台磁带机，它们由N个进程竞争 使用，每个进程可能需要3台磁带机。请问当N 为多少时，系统没有死锁危险，并说明理由。 当N为1，2，3时，没有死锁发生。
例题(4)
例题(5)

P4请求资源
P4发出请求向量Request4(3,3,0),系统检查： －Request4(3,3,0)≤Need4(4,3,1) －Request4(3,3,0)≤Available(2,3,0)，P4需等待。
例题(6)

P0请求资源
P0发出请求向量Request0(0,2,0),系统检查： －Request0(0,2,0)≤Need(7,4,3) －Request0(0,2,0)≤Available(2,3,0) －系统假设可为P0分配资源，并修改有关数据，如下 图所示。 －从下图可以看出，可用资源{2,1,0}不能满足任何进 程的需要，系统进入不安全状态，此时系统不为P0分配资 源。
P2
P3
P4
进程执行前驱关系描述(3)
int f2=0; int f3=0; int f4=0; main() { P1(); P2(); P3(); P4(); } P1() { v(f2); v(f3); } P2() { p(f2); v(f4); } P3() { p(f3); v(f4); } P4() { p(f4); p(f4); }
读者－作者问题(作业)



问题描述：某数据库有一个写进程，多个读进程，它们之间读、 写操作的互斥要求是：写进程正在写该数据库时不能有其他进 程读该数据库，也不能有其他进程写该数据库；读进程之间不 互斥，即可以同时读该数据库。请用信号量及PV操作描述这一 组进程的工作过程。 提示：本题中，允许读进程同时读数据库，但写进程正在写数 据库时不允许其他进程读数据库，也不允许其他进程写该数据 库。为了解决读写进程间的同步，应设置两个信号量和一个共 享变量：读互斥信号量，写互斥信号量，共享变量。 解析：为了解决读、写进程之间的同步，应设置两个互斥信号 量和一个共享变量：读互斥信号量rmutex，用于使读进程互斥 地访问共享变量count，其初值为1；写互斥信号量wmutex， 用于实现写进程与读进程的互斥及写进程与写进程的互斥，其 初值为1；共享变量count，用于记录当前正在读数据库的读进 程数目，初值为0。
p(rmutex); count--; if(count==0) v(wmutex); //当最后一个读进程读完后,允许写进程写 v(rmutex); } } writer() { while(1) { p(wmutex); 写数据库； v(wmutex); } }
分析

本题中，rmutex是一个互斥信号量，用于使读进程 互斥地访问共享变量count。rmutex并不表示读进 程的数目。当一个读进程要读数据库时，应将读进程 计数count增加1；如果此前(count加1前)数据库中 无读进程，还应对写互斥信号量wmutex做p操作， 这样，若数据库中无写进程，则通过p操作阻止写进 程写，若数据库中有写进程，则通过p操作让读进程 等待。同理，当一个读进程完成读数据库操作时，应 将count减1；如果此时(count减1后)数据库中无读 进程，还应对写互斥信号量wmutex做v操作，以允 许写进程写。
调度算法(1)

例1
假设以下四个作业同时到达，当使用优先权调度 10.25 算法运行时，作业的平均周转时间为_____小时。(优 先数小，优先级高) 作业 所需运行时间 优先数 1 2 6 2 5 1 3 8 9 4 3 5
调度算法(2)

例2
设有一组作业，它们的提交时间及运行时间如下。在 单道方式下，采用短作业优先调度算法以非抢占方式 1、4、3、2 运行时，作业的执行顺序是__________。 作业号 1 2 3 4 提交时间 9:00 9:40 9:50 10:10 运行时间(分钟) 70 30 10 5