优先级反转和死锁的资源管理模式研究与实现
2022年职业考证-软考-嵌入式系统设计师考试全真模拟易错、难点剖析AB卷(带答案)试题号：12
2022年职业考证-软考-嵌入式系统设计师考试全真模拟易错、难点剖析AB卷（带答案）一.综合题(共15题)1.单选题使用ADSL接入Internet，用户端需要安装（）协议。
问题1选项A.PPPB.SLIPC.PPTPD.PPPoE【答案】D【解析】ADSL Modem上网拨号方式有3种，即专线方式（静态IP）、PPPoA和PPPoE。
PPPoE（英语：Point-to-Point Protocol Over Ethernet），以太网上的点对点协议，是将点对点协议（PPP）封装在以太网（Ethernet）框架中的一种网络隧道协议。
PPTP（Point to Point Tunneling Protocol），即点对点隧道协议。
该协议是在PPP协议的基础上开发的一种新的增强型安全协议，支持多协议虚拟专用网（VPN），可以通过密码验证协议（PAP）、可扩展认证协议（EAP）等方法增强安全性。
可以使远程用户通过拨入ISP、通过直接连接Internet或其他网络安全地访问企业网。
SLIP（Serial Line Internet Protocol，串行线路网际协议），该协议是Windows远程访问的一种旧工业标准，主要在Unix远程访问服务器中使用，现今仍然用于连接某些ISP。
PPP（点到点协议）是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。
这种链路提供全双工操作，并按照顺序传递数据包。
设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据，使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。
因此本题选择D选项。
2.单选题IPv6的地址空间是IPv4的（）倍。
问题1选项A.4B.96C.128D.296【答案】D【解析】IPv6的地址为128位，地址空间为2128；IPV4的地址为32位，地址空间为232；2128/232=296，所以，IPv6的地址空间是IPV4地址空间的296倍。
哲学家问题解决死锁的方法(一)
哲学家问题解决死锁的方法(一)哲学家问题解决死锁引言哲学家问题是一个典型的并发编程问题，它涉及到五位哲学家围坐在一张圆桌旁，每人面前有一盘饭和一只叉子。
哲学家的生活有两种状态：思考和进餐。
每个哲学家进餐时需要两只叉子，但是一次只能拿起一只，在他左右两边的哲学家也需要使用叉子。
这个问题的挑战在于如何避免死锁的发生。
方法一：使用死锁避免算法使用死锁避免算法是一种解决哲学家问题的常见方法。
该算法的基本思想是通过限制某些哲学家的进餐行为，以避免产生死锁。
1.限制偶数编号的哲学家先拿左手边的叉子，再拿右手边的叉子。
2.限制奇数编号的哲学家先拿右手边的叉子，再拿左手边的叉子。
3.对于哲学家的进餐过程，需要先检查叉子的可用性，如果叉子被其他哲学家使用，则等待。
方法二：使用资源分级策略资源分级策略是另一种解决哲学家问题的方法，它通过划分资源的优先级来避免死锁的发生。
1.将五只叉子按照优先级从高到低排序。
2.每个哲学家在进餐前需要先请求相应优先级的叉子。
3.偶数编号的哲学家优先请求左手边的叉子，再请求右手边的叉子。
4.奇数编号的哲学家优先请求右手边的叉子，再请求左手边的叉子。
方法三：使用资源分配策略资源分配策略是一种更加灵活的解决哲学家问题的方法，它通过动态分配资源来避免死锁。
1.创建一个共享的资源管理器，用于管理叉子的分配和释放。
2.每个哲学家在进餐前向资源管理器请求两只叉子。
3.资源管理器根据当前可用的叉子数量进行分配。
4.当一个哲学家进餐结束后，释放叉子，并通知资源管理器。
结论哲学家问题是一个复杂的并发编程问题，需要谨慎设计解决方案以避免死锁的发生。
通过使用死锁避免算法、资源分级策略和资源分配策略等方法，可以有效地解决哲学家问题，并保证系统的稳定性和高效性。
在实际应用中，可以根据具体需求选择适合的方法来解决死锁问题。
优先级反转
优先级反转简介优先级反转是一种软件开发中常用的策略，在多任务处理和调度中起到了重要的作用。
它被广泛应用于实时操作系统、嵌入式系统、并行计算，以及其他需要有效管理资源和优化响应时间的领域。
本文将介绍优先级反转的概念、原理、应用以及可能的优缺点。
什么是优先级反转？优先级反转是一种任务调度的优化策略，它能够解决由于任务优先级导致的资源占用和响应时间问题。
在传统的优先级调度中，较高优先级的任务会抢占较低优先级任务的系统资源，这可能导致低优先级任务等待较长时间并丧失了及时完成的能力。
而优先级反转则通过动态调整任务的优先级来解决这个问题。
具体来说，当一个低优先级任务需要访问被高优先级任务占用的共享资源时，传统的优先级调度方式会保持低优先级，导致低优先级任务一直在等待。
而优先级反转则在这种情况下，将低优先级任务的优先级提升到高优先级任务之间的优先级，从而保证低优先级任务能够及时获得所需的资源。
原理与实现优先级反转的实现需要满足以下几个条件：1.任务具有不同的优先级。
2.存在共享资源，且资源可能被多个任务访问。
3.优先级反转的触发条件满足，即低优先级任务需要访问高优先级任务占用的资源。
基于上述条件，下面是一种常见的优先级反转实现方式：1.定义任务的优先级，较高的优先级对应着紧急任务，而较低的优先级对应着一般任务。
2.当一个低优先级任务需要访问由高优先级任务占用的共享资源时，它会发出请求。
3.操作系统内核会检测到请求，并将低优先级任务的优先级提升到与高优先级任务之间的优先级。
4.一旦低优先级任务完成了对共享资源的使用，它的优先级会恢复到原来的值。
这种实现方式能够避免低优先级任务长时间等待的问题，从而提高了系统的响应时间和整体效率。
实际应用优先级反转在实际应用中被广泛使用。
以下是一些常见的应用场景：1.实时操作系统：在实时操作系统中，任务的响应时间非常重要。
通过采用优先级反转策略，可以确保高优先级任务能够及时地获得所需的资源，从而满足实时性要求。
操作系统中的死锁问题及解决方法讨论
操作系统中的死锁问题及解决方法讨论在计算机科学中，死锁是指两个或多个进程互相等待对方释放资源，从而导致它们都无法继续执行的情况。
死锁是多道程序系统中常见的问题，如果不及时解决，会导致系统资源占用不当，影响系统的稳定性和性能。
死锁通常发生在进程之间相互竞争有限的资源时，例如内存、文件、网络连接等。
当一个进程持有一些资源并等待另一个进程持有的资源时，就可能发生死锁。
为了避免死锁问题，操作系统设计者提出了多种解决方法：1. 预防死锁：通过合理地设计系统资源分配算法，尽量避免进程发生死锁。
例如，可以使用银行家算法来保证资源请求序列是安全的，从而避免死锁的发生。
2. 避免死锁：在资源分配之前，系统可以根据当前的资源状态来判断是否分配资源会导致死锁，如果是，则不分配资源。
常用的避免死锁算法有资源分配图算法和银行家算法。
3. 检测死锁：系统可以周期性地检测系统中是否存在死锁情况，一旦检测到死锁，就采取相应的措施进行恢复。
常用的检测死锁算法有图论算法、银行家算法等。
4. 解除死锁：一旦系统检测到死锁的存在，就需要解除死锁。
解除死锁的常用方法包括资源剥夺和进程终止。
资源剥夺是指系统剥夺一些进程的资源，以解除死锁；进程终止是指系统终止一些进程，以释放资源。
死锁问题是操作系统中一个重要且常见的问题，在设计和使用操作系统时，需要重视死锁问题并采取相应的预防和解决措施。
合理地设计系统资源分配策略、优化进程调度算法、定期检测死锁情况等都可以帮助系统避免死锁，提高系统的可靠性和稳定性。
操作系统的死锁问题及解决方法一直是计算机科学领域的研究热点，希望未来能够提出更加有效的死锁预防和解决方案，为操作系统的稳定性和性能提供更好的保障。
嵌入式系统中的RTOS设计与优化方法研究
嵌入式系统中的RTOS设计与优化方法研究嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，用于控制、监测和执行特定的任务。
在嵌入式系统中，实时操作系统（RTOS）的设计和优化是至关重要的。
RTOS是一种能够满足实时任务要求的操作系统，它需要在有限的资源下提供可靠的任务调度和响应能力。
本文将探讨嵌入式系统中RTOS设计与优化的方法。
一、RTOS设计原则在设计嵌入式系统中的RTOS时，有几个原则需要遵循。
首先，RTOS应该具备可预测性。
这意味着任务的执行时间应该是可预测的，以便系统能够满足实时任务的要求。
其次，RTOS应该具备可靠性。
在嵌入式系统中，任务的可靠性是至关重要的，因为系统可能会面临各种不可预测的环境和故障。
最后，RTOS应该具备高效性。
在资源有限的情况下，RTOS需要提供高效的任务调度和管理，以确保系统的性能。
二、任务调度算法任务调度是RTOS设计中的关键问题之一。
常见的任务调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度和轮转调度等。
在嵌入式系统中，优先级调度是最常用的调度算法。
通过为任务分配优先级，RTOS可以根据任务的优先级来进行调度，以确保高优先级任务的及时响应。
此外，还可以采用抢占式调度和非抢占式调度相结合的方式，提高系统的灵活性和响应能力。
三、资源管理与共享在嵌入式系统中，资源管理和共享也是一个重要的问题。
RTOS需要能够有效地管理系统中的各种资源，包括处理器、内存、外设等。
资源管理的关键在于避免资源冲突和竞争。
RTOS可以通过引入互斥锁、信号量和消息队列等机制来实现资源的共享和保护。
此外，还可以采用优先级继承和优先级反转等技术，解决资源竞争导致的死锁和优先级反转问题。
四、中断处理在嵌入式系统中，中断处理是实时性的关键。
RTOS需要能够及时响应各种中断请求，并在中断处理程序中执行必要的操作。
为了提高中断处理的效率，可以采用中断嵌套和中断优先级的方式。
Python中的死锁和活锁
Python中的死锁和活锁死锁和活锁是程序运行过程中常见的一种问题，尤其是在多线程和分布式应用程序中。
本文将探讨Python中死锁和活锁的概念、原因、解决方法及其实现。
1.死锁和活锁的概念死锁（Deadlock）是指在多线程或分布式应用程序中，两个或多个线程或进程等待对方释放资源，以致都无法继续执行的一种状态。
此时这些线程或进程会一直等待直到系统崩溃或强制退出程序。
活锁（Livelock）是指由于资源竞争而引起的一种状态，这种状态下线程或进程会不断尝试获取竞争的资源，但每次竞争都会失败，所以导致资源一直不能释放，程序也无法继续执行。
2.死锁和活锁的原因死锁和活锁的产生都与资源竞争有关。
在多线程或分布式应用程序中，线程间或进程间共享系统资源，如共享内存、共享锁等，如果两个或多个线程或进程同时竞争同一个资源，且都无法释放资源，就会导致死锁。
而活锁则是因为线程或进程不断竞争某一个资源，但每次竞争都失败，所以资源一直处于竞争状态。
3.死锁和活锁的解决方法为了解决死锁和活锁问题，需要采用一些解决方法。
其中常见的解决方法有：3.1死锁的解决方法1）加锁顺序：在程序中多线程或多进程竞争同一个资源时，需加锁顺序一致，这样可以避免出现互相等待的情况。
2）超时机制：在加锁时，可以设置超时机制，即通过设定超时时间来防止死锁的发生。
3）死锁检测：检测出死锁后，应该对线程或进程进行优先级调度，或者强制终止其中一个线程或进程。
3.2活锁的解决方法1）随机时间等待：在竞争某一个资源时可以增加随机时间的等待，这样减少了多个线程或进程同时访问该资源的机会，同时提高了资源的吞吐量。
2）资源随机性：如果多个线程或进程访问的资源不同，就可以减少由于资源竞争而引起的活锁问题。
3）资源独占：如果多个线程或进程互相拥有一个自己独享的资源，就可以避免活锁出现。
4. Python中解决死锁和活锁问题的实现4.1死锁的实现在Python中，可以使用threading模块中的RLock对象来避免死锁的发生。
进程管理如何协调和分配计算机资源
进程管理如何协调和分配计算机资源在计算机系统中，进程管理是操作系统的核心功能之一。
它负责协调和分配计算机资源，确保各个进程能够按照一定的顺序和优先级运行，并且合理利用计算机的硬件资源。
本文将探讨进程管理的实现原理和方法。
一、进程管理的基本概念和原理1. 进程进程是指计算机中正在运行的程序的实例。
每个进程都拥有自己的一份独立的运行空间和资源，包括内存、CPU、文件系统等。
进程可以是一个应用程序，也可以是一个系统服务。
2. 进程状态一个进程可以处于以下几种状态之一：就绪、运行、阻塞、终止。
就绪状态表示进程已经具备运行的条件，等待分配CPU资源；运行状态表示进程正在执行中；阻塞状态表示进程由于等待某个条件满足而暂停执行；终止状态表示进程已经完成执行。
3. 进程控制块（PCB）PCB是操作系统中的一个数据结构，用于存储和管理进程的各种信息，包括进程的标识符、状态、寄存器值、优先级、运行时间等。
操作系统根据PCB来对进程进行管理和调度。
二、进程调度算法进程调度算法决定了进程按照什么顺序获得CPU资源。
常见的进程调度算法有以下几种：1. 先来先服务（FCFS）先来先服务是最简单的调度算法，按照进程到达的先后顺序分配CPU资源。
缺点是无法适应不同进程的优先级和执行时间差异，容易导致长作业等待时间过长。
2. 最短作业优先（SJF）最短作业优先算法根据进程的执行时间来进行排序，执行时间最短的进程优先获取CPU资源。
这种算法可以减少平均等待时间，但是需要准确预测进程的执行时间，对实时任务不适用。
3. 优先级调度优先级调度算法给每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先获取CPU资源。
可以根据进程的重要性、紧急程度等因素来确定优先级。
但是如果优先级过于倾斜，会导致低优先级进程的饥饿问题。
4. 时间片轮转时间片轮转算法将所有进程划分为若干个时间片，每个时间片的长度固定。
按照轮流的顺序分配CPU资源，每个进程在一个时间片内运行，如果未运行完，则换到下一个进程。
死锁的原因及解决方法
死锁的原因及解决方法死锁是指在多道程序设计中，两个或多个进程因竞争系统资源而造成的一种僵局，导致它们都无法继续执行的状态。
死锁是计算机系统中常见的问题，它会严重影响系统的性能和稳定性。
因此，了解死锁的原因及解决方法对于保障系统的正常运行至关重要。
死锁的原因主要包括资源竞争、进程推进顺序不当、资源分配不当等。
首先，资源竞争是死锁产生的主要原因之一。
当多个进程同时竞争有限的资源时，可能会出现互相等待对方释放资源的情况，从而导致死锁的发生。
其次，进程推进顺序不当也是死锁的原因之一。
如果多个进程之间的资源申请和释放顺序不当，就有可能出现死锁的情况。
此外，资源分配不当也会导致死锁的发生。
当系统对资源的分配不合理时，可能会造成资源的浪费和死锁的产生。
针对死锁问题，我们可以采取一些解决方法来有效地预防和解决死锁。
首先，可以采用资源分配图来分析系统中可能出现的死锁情况，从而及时发现潜在的死锁问题。
其次，可以采用银行家算法来避免死锁的发生。
银行家算法是一种动态资源分配算法，它可以根据系统的资源情况来判断是否能满足进程的资源请求，从而避免死锁的发生。
此外，还可以采用资源剥夺和回滚来解决死锁问题。
资源剥夺是指当系统检测到死锁发生时，可以暂时剥夺某些进程的资源，以解除死锁情况。
而回滚则是指将系统恢复到死锁发生之前的状态，从而避免死锁的发生。
总之，死锁是计算机系统中常见的问题，它会严重影响系统的性能和稳定性。
了解死锁的原因及解决方法对于保障系统的正常运行至关重要。
我们可以通过资源分配图、银行家算法、资源剥夺和回滚等方法来预防和解决死锁问题，从而确保系统的稳定和高效运行。
嵌入式实时操作系统任务管理测试
嵌入式实时操作系统任务管理测试（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式实时操作系统中最小的不可分割单位是？A. 任务B. 线程C. 进程D. 中断2. 在嵌入式实时操作系统中，任务的优先级可以用来？A. 决定任务执行的先后顺序B. 控制任务的暂停和恢复C. 设置任务的执行时间D. 用于任务间的通信3. 嵌入式实时操作系统中的任务状态不包括？A. 阻塞态B. 可运行态C. 死亡态D. 预分配态4. 下面关于嵌入式实时操作系统任务调度的说法错误的是？A. 任务调度需要考虑任务的优先级B. 任务调度需要考虑任务等待时间C. 任务调度需要考虑任务执行时间D. 任务调度总是基于CFS（完全公平调度器）算法5. 在嵌入式实时操作系统中，当一个任务因为等待某个事件发生而被阻塞时，它处于什么状态？A. 阻塞态B. 可运行态C. 死亡态D. 完成态6. 嵌入式实时操作系统支持哪些类型的多任务处理？A. 同步B. 异步C. 多线程D. 多进程7. 在嵌入式实时操作系统中，任务之间的通信方式可以分为哪几类？A. 消息传递B. 事件驱动C. 管道通信D. 共享内存8. 嵌入式实时操作系统中的任务切换通常包含哪些步骤？A. 保存当前任务的状态B. 读取下一个任务的状态C. 更新任务控制块（TCB）D. 将控制权转交给下一个任务9. 在嵌入式实时操作系统中，如何处理任务间的依赖关系？A. 通过优先级来决定执行顺序B. 通过时间片轮转算法来分配CPU时间C. 通过任务间通信来协调D. 通过操作系统的内置调度器来处理10. 对于嵌入式实时操作系统中的任务管理，以下哪个说法是错误的？A. 任务可以被创建、删除和修改B. 任务可以具有不同的优先级C. 任务可以长时间处于阻塞状态D. 任务的管理需要考虑系统的实时性11. 嵌入式实时操作系统中的任务通常是如何调度的？A. 分时调度B. 抢占式调度C. 循环调度D. 优先级调度12. 在嵌入式实时操作系统中，任务的优先级可以如何设置？A. 固定不变B. 根据任务类型设置C. 动态调整D. 随机设置13. 嵌入式实时操作系统支持哪些类型的中断？A. 时钟中断B. 串口中断C. 定时器中断D. 所有以上选项14. 在嵌入式实时操作系统中，任务之间的通信方式有哪些？A. 消息队列B. 管道C. 共享内存D. 以上都是15. 嵌入式实时操作系统如何处理任务的同步和互斥？A. 使用锁机制B. 采用信号量C. 利用条件变量D. 以上都是16. 在嵌入式实时操作系统中，任务的延迟是什么？A. 任务从就绪状态到运行状态的等待时间B. 任务从运行状态到阻塞状态的等待时间C. 任务从就绪状态到阻塞状态的等待时间D. 任务从运行状态到就绪状态的等待时间17. 嵌入式实时操作系统中的任务切换是由什么触发的？A. 时间片用完B. 事件发生C. 系统调用D. 以上都是18. 在嵌入式实时操作系统中，如何处理任务的优先级反转问题？A. 采用优先级继承协议B. 使用优先级天花板C. 通过重新调度D. 以上都是19. 嵌入式实时操作系统的内存管理主要包括哪些功能？A. 内存分配B. 内存回收C. 内存保护D. 以上都是20. 在嵌入式实时操作系统的测试中，通常关注哪些性能指标？A. 任务响应时间B. 吞吐量C. 资源利用率D. 以上都是21. 在嵌入式实时操作系统中，任务的优先级可以用来描述任务的？A. 同步性B. 依赖性C. 优先级D. 实时性22. 下面关于嵌入式实时操作系统任务调度的说法中，错误的是？A. 优先级调度根据任务的优先级进行调度B. 时间片轮转调度按照任务分配的时间片进行调度C. 多级反馈队列调度中，低优先级任务可能获得高优先级的执行D. 其他调度算法如轮询、最短作业优先等在嵌入式实时操作系统中不适用23. 在嵌入式实时操作系统中，任务的状态可以分为哪些？A. 阻塞态B. 可运行态C. 静止态D. 完成态24. 嵌入式实时操作系统中的任务切换通常发生在什么情况下？A. 当一个任务等待某个事件发生时B. 当一个任务完成其执行时C. 当一个任务被更高优先级的任务抢占时D. 当系统需要执行垃圾回收时25. 嵌入式实时操作系统中的时间片轮转调度算法是如何工作的？A. 将CPU时间分成固定大小的时间片，每个任务只能在一个时间片内运行B. 根据任务的优先级来分配时间片C. 将CPU时间轮流分配给多个任务D. 使用循环来分配时间片26. 在嵌入式实时操作系统中，如何处理任务间的同步和互斥？A. 使用锁机制B. 使用信号量C. 使用消息队列D. 使用共享内存27. 嵌入式实时操作系统如何确保任务的可预测性和可重复性？A. 通过精确的时钟和计时器B. 通过优先级调度C. 通过任务调度算法D. 通过内存管理28. 在设计嵌入式实时操作系统任务管理时，需要考虑哪些因素？A. 任务的执行时间B. 任务之间的依赖关系C. 系统的资源限制D. 以上都是29. 在嵌入式实时操作系统中，任务的优先级是如何设置的？A. 由操作系统自动分配B. 由用户手动设置C. 由任务的重要程度决定D. 由任务等待时间决定30. 在嵌入式实时操作系统中，中断服务例程的主要作用是什么？A. 处理中断事件B. 调度任务C. 保存和恢复现场D. 释放资源31. 嵌入式实时操作系统中的任务间通信有哪些方式？A. 消息队列B. 共享内存C. 管道通信D. 信号量32. 在嵌入式实时操作系统中，如何实现任务的同步？A. 使用信号量B. 使用消息队列C. 使用共享内存D. 使用定时器33. 嵌入式实时操作系统中的任务切换通常基于什么因素？A. 任务的优先级B. 任务的执行时间C. 任务的等待时间D. 任务的资源占用情况34. 在嵌入式实时操作系统中，如何处理任务的延迟？A. 使用 sleep 函数B. 使用 wait 函数C. 使用 yield 函数D. 使用 delay 函数35. 嵌入式实时操作系统中的多任务环境需要考虑哪些因素？A. 任务间的依赖关系B. 任务的执行时间C. 任务的可剥夺性D. 任务的优先级36. 如何在嵌入式实时操作系统中实现任务的优先级反转问题解决？A. 使用优先级继承算法B. 使用优先级天花板算法C. 使用循环检测算法D. 使用优先级天花板优先级算法37. 在嵌入式实时操作系统中，任务之间的通信方式通常包括哪些？A. 消息队列B. 管道C. 共享内存D. 信号量38. 嵌入式实时操作系统如何处理任务的优先级调整？A. 通过用户编程进行B. 通过操作系统内核自动调整C. 通过手动抢占D. 通过时间片轮转39. 在嵌入式实时操作系统中，任务延时的最小单位是什么？A. 时间片B. 时钟节拍C. 事件D. 微秒40. 嵌入式实时操作系统支持哪些类型的内存管理？A. 分页B. 分段C. 段页式D. 以上都是41. 在嵌入式实时操作系统中，中断服务例程通常如何响应中断？A. 立即响应B. 延迟响应C. 根据优先级响应D. 通过中断屏蔽42. 嵌入式实时操作系统如何处理多个任务同时竞争同一个资源的情况？A. 通过优先级分配B. 通过时间片轮转C. 通过中断服务例程D. 通过操作系统调度43. 在嵌入式实时操作系统中，任务的状态有哪些？A. 就绪B. 运行C. 阻塞D. 完成44. 嵌入式实时操作系统中的任务间同步机制通常包括哪些？A. 信号量B. 互斥锁C. 软件定时器D. 以上都是45. 如何在嵌入式实时操作系统中实现任务的动态优先级调整？A. 通过用户程序直接修改任务优先级B. 通过操作系统内核提供的动态优先级调整功能C. 通过中断服务例程修改任务优先级D. 通过硬件寄存器实现动态优先级调整二、问答题1. 什么是嵌入式实时操作系统？请简述其特点。
2022年职业考证-软考-嵌入式系统设计师考试全真模拟易错、难点剖析AB卷(带答案)试题号：62
2022年职业考证-软考-嵌入式系统设计师考试全真模拟易错、难点剖析AB卷（带答案）一.综合题(共15题)1.单选题一台计算机的显示存储器用DRAM芯片实现，要求显示分辨率为1024×1024，颜色深度为24位，帧频为100Hz，显示总带宽的50%用来刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少为（）。
问题1选项A.1200MbpsB.9600MbpsC.2400MbpsD.4800Mbps【答案】D【解析】一台计算机的显示存储器用DRAM芯片实现，要求显示分辨率为1024×1024，颜色深度为24位，帧频为100Hz，显示总带宽的50%用来刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少为4800Mbps。
计算过程如下：1.首先求得总容量为：1024×1024×24bit。
2.时间为：1/100HZ=0.01秒。
3.显存的最少带宽：1024×1024×24bit/0.01秒=2400Mbps。
4. 当显示总带宽的50%用来刷新屏幕时，则至少需要2倍的显存带宽。
2400Mbps×2=4800Mbps。
2.单选题m个进程共享同一临界资源，若使用信号量实现互斥访问，则其变化范围是（）。
问题1选项A.1 ~ -(m-1)B.0 ~ -(m-1)C.1~(m-1)D.0~(m-1)【答案】A【解析】m个进程共享同一临界资源，说明临界资源只有1个，最大为1，然后每个进程申请使用的时候减少1，也就是m-1。
所以范围是：1~-（m-1）。
答案是A。
3.单选题下列对软件需求分析理解错误的是（）。
问题1选项A.需求分析阶段包括需求提出、需求描述、需求评审和需求实现B.需求分析的工作是准确描述软件功能、性能、接口需求，以及设计限制C.需求分析阶段的工作产品是软件需求规格说明和软件接口需求规格说明D.需求分析是软件设计的基础【答案】A【解析】需求分析阶段包括需求提出、需求描述、需求评审和需求评审；需求分析的工作是准确描述软件功能、性能、接口需求，以及设计限制；需求分析阶段的工作产品是软件需求规格说明和软件接口需求规格说明；需求分析是软件设计和软件测试的基础。
优先级反转+解决方案
优先级反转+解决方案1. 优先级反转(Priority Inversion)由于多进程共享资源，具有最高优先权的进程被低优先级进程阻塞，反而使具有中优先级的进程先于高优先级的进程执行，导致系统的崩溃。
这就是所谓的优先级反转(Priority Inversion)。
2. 产生原因其实,优先级反转是在高优级(假设为A)的任务要访问一个被低优先级任务(假设为C)占有的资源时,被阻塞.而此时又有优先级高于占有资源的任务(C)而低于被阻塞的任务(A)的优先级的任务(假设为B)时,于是,占有资源的任务就被挂起(占有的资源仍为它占有),因为占有资源的任务优先级很低,所以,它可能一直被另外的任务挂起.而它占有的资源也就一直不能释放,这样,引起任务A一直没办法执行.而比它优先低的任务却可以执行.所以,一个解决办法就是提高占有资源任务的优先级,让它正常执行,然后释放资源,以让任务A能正常获取资源而得以执行.3. 解决方案( 优先级继承/ 优先级天花板)目前解决优先级反转有许多种方法。
其中普遍使用的有2种方法：一种被称作优先级继承(priority inheritance)；另一种被称作优先级极限(priority ceilings)。
A. 优先级继承(priority inheritance)优先级继承是指将低优先级任务的优先级提升到等待它所占有的资源的最高优先级任务的优先级.当高优先级任务由于等待资源而被阻塞时,此时资源的拥有者的优先级将会自动被提升.B. 优先级天花板(priority ceilings)优先级天花板是指将申请某资源的任务的优先级提升到可能访问该资源的所有任务中最高优先级任务的优先级.(这个优先级称为该资源的优先级天花板)A 和B的区别:优先级继承,只有当占有资源的低优先级的任务被阻塞时,才会提高占有资源任务的优先级,而优先级天花板,不论是否发生阻塞,都提升.。
[整理]死锁的四个必要条件以及处理策略
![[整理]死锁的四个必要条件以及处理策略](https://img.taocdn.com/s3/m/c463fc4076232f60ddccda38376baf1ffc4fe34d.png)
[整理]死锁的四个必要条件以及处理策略⽬录⼀、什么是死锁多线程以及多进程改善了系统资源的利⽤率并提⾼了系统的处理能⼒。
然⽽，并发执⾏也带来了新的问题：死锁。
死锁是指两个或两个以上的进程（线程）在运⾏过程中因争夺资源⽽造成的⼀种僵局（Deadly-Embrace [ɪm'breɪs]拥抱) ，若⽆外⼒作⽤，这些进程（线程）都将⽆法向前推进。
下⾯我们通过⼀些实例来说明死锁现象。
先看⽣活中的⼀个实例:2个⼈⼀起吃饭但是只有⼀双筷⼦，2⼈轮流吃（同时拥有2只筷⼦才能吃）。
某⼀个时候，⼀个拿了左筷⼦，⼀⼈拿了右筷⼦，2个⼈都同时占⽤⼀个资源，等待另⼀个资源，这个时候甲在等待⼄吃完并释放它占有的筷⼦，同理，⼄也在等待甲吃完并释放它占有的筷⼦，这样就陷⼊了⼀个死循环，谁也⽆法继续吃饭。
在计算机系统中也存在类似的情况。
例如，某计算机系统中只有⼀台打印机和⼀台输⼊设备，进程P1正占⽤输⼊设备，同时⼜提出使⽤打印机的请求，但此时打印机正被进程P2 所占⽤，⽽P2在未释放打印机之前，⼜提出请求使⽤正被P1占⽤着的输⼊设备。
这样两个进程相互⽆休⽌地等待下去，均⽆法继续执⾏，此时两个进程陷⼊死锁状态。
关于死锁的⼀些结论：参与死锁的进程数⾄少为两个参与死锁的所有进程均等待资源参与死锁的进程⾄少有两个已经占有资源死锁进程是系统中当前进程集合的⼀个⼦集死锁会浪费⼤量系统资源，甚⾄导致系统崩溃。
⼆、死锁、饥饿、活锁饥饿（Starvation[stɑr'veɪʃn]）指某⼀线程或多个线程在某种情况下⽆法获取所需要的资源，导致程序⽆法执⾏。
⽐如，当某个线程的优先级太低的时候，那么⾼优先级的线程会始终霸占着资源，⽽低优先级的线程由于⽆法得到相应的资源⽽⽆法⼯作。
活锁（Livelock）指的是线程不断重复执⾏相同的操作，但每次操作的结果都是失败的。
尽管这个问题不会阻塞线程，但是程序也⽆法继续执⾏。
活锁通常发⽣在处理事务消息的应⽤程序中，如果不能成功处理这个事务那么事务将回滚整个操作。
死锁的解决方案
死锁的解决方案1. 什么是死锁？在计算机科学中，死锁（Deadlock）是指两个或多个进程（或线程）在执行过程中，因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，将无法进行下去。
这种情况下，进程无法向前推进，也无法终止，处于一种长时间等待的状态。
死锁的四个必要条件： 1. 互斥条件：资源不能被共享，只能被一个进程使用。
2. 请求与保持条件：进程因请求资源而被阻塞时，已获得的资源被保持不放。
3.不剥夺条件：进程已获得的资源，在使用完之前不能被剥夺。
4. 循环等待条件：存在一个进程资源的循环等待链。
2. 死锁的解决方案为了解决死锁问题，可以采取以下几种常见的方法：2.1. 预防死锁（Deadlock Prevention）预防死锁是一种被动的策略，采取这种方法需要破坏死锁的四个必要条件之一。
下面介绍三种预防死锁的方法。
2.1.1. 破坏互斥条件互斥条件允许资源在同一时间内只能被一个进程使用。
为了破坏这个条件，可以采取以下策略： - 尝试将一些可共享的资源设置为非互斥的，以允许多个进程同时访问。
- 引入虚拟资源（例如副本），使得每个进程都可以有一个副本，而不会引发访问冲突。
2.1.2. 破坏请求与保持条件请求与保持条件意味着一个进程在请求资源时会保持其已获得的资源。
为了破坏这个条件，可以采取以下策略： - 引入资源预先分配策略，确保一个进程一次性获得其需要的全部资源，而不需要在执行过程中继续请求其他资源。
- 采取“一次性请求”的方法，即进程一次性请求所有需要的资源，而不是分阶段请求。
2.1.3. 破坏不剥夺条件不剥夺条件意味着一个进程已获得的资源不能被剥夺。
为了破坏这个条件，可以采取以下策略： - 引入资源强制剥夺策略，当一个进程请求无法满足时，可以选择剥夺该进程已获得的资源，以满足其他进程的请求。
2.2. 避免死锁（Deadlock Avoidance）避免死锁是一种主动的策略，采取这种方法需要通过资源分配的安全检查来避免进入死锁的状态。
死锁的原因及解决方法
死锁的原因及解决方法死锁是指在并发程序中，两个或多个进程无限期地等待对方持有的资源，从而导致程序无法继续执行的一种情况。
死锁产生的原因：1. 竞争资源：多个进程同时竞争有限的资源。
当每个进程在等待某个资源时，这个资源正好被其他进程占用，就可能导致死锁。
2. 资源的互斥使用：资源一次只允许一个进程使用，如果多个进程同时需要多个互斥资源，且彼此无法让出正在使用的资源，就可能导致死锁。
3. 进程推进顺序不当：进程按照一定的顺序获得和释放资源，如果进程之间的资源申请和释放过程无序，就可能导致死锁。
4. 系统资源不足：系统中可用的资源数量不足以满足各个进程的需求，进而导致死锁。
解决死锁的方法：1. 预防死锁：在程序设计的阶段，通过合理的资源分配策略来避免死锁的发生。
a. 资源一次性分配：进程在开始运行之前，一次性请求所有需要的资源，保证所有资源都能得到满足，避免死锁的发生。
但这种方式会导致资源的浪费。
b. 可剥夺资源：操作系统可以剥夺进程目前占有的资源来满足其他进程的需要，直到剥夺的进程被满足为止。
这种方式较为复杂，需要合理的资源申请策略。
c. 有序资源分配：系统给进程分配资源时，按照特定的顺序进行分配，从而避免进程之间因资源竞争而造成死锁。
d. 资源的动态分配与回收：允许进程在运行时申请资源，使用后释放资源。
系统会根据当前的资源分配情况，来判断是否满足进程的资源需求，以避免死锁。
2. 避免死锁：在程序运行时，通过系统资源的动态分配和回收来避免进程死锁。
a. 银行家算法：系统通过银行家算法来判断进程在请求资源时是否会导致死锁，只有在安全状态下才会分配资源给进程。
b. 死锁检测：系统周期性地检测系统资源及进程资源的占用情况，通过资源分配图或者资源申请图等方式，检测是否存在死锁。
如果检测到死锁，则采取相应措施解除死锁。
3. 解除死锁：一旦检测到死锁的存在，系统必须采取措施解除死锁。
a. 资源抢占：系统可以从已经占有资源的进程中剥夺一些资源，给其他进程使用，以解除死锁。
优先级反转问题及常见解决方案
优先级反转分析一．优先级反转优先级反转（Priority Inversion），是由于多任务共享资源，具有最高优先级的任务被低优先级任务祖册，反而使得具有中优先级的任务先于高优先级的任务执行，影响系统的实时性，甚至导致系统崩溃。
具体说明如下：假设系统中有Task1、Task2、Task3三个任务，分别对应高、中、低三个优先级（如图1所示）。
某一时刻系统的状态如下：T1：Task1和Task2正在等待某一事件的发生，处于挂起状态，Task3正在执行。
T2：Task1等待的事件发生，Task1剥夺Task3的CPU使用权开始执行，Task3被阻塞。
T3:Task1执行到某一时刻，需要申请Task3使用且还未释放的资源。
则Task1挂起，Task3 开始执行。
T4：Task3执行过程中，Task2进入就绪态，剥夺Task3的CPU使用权开始执行。
T5：Task2执行完，Task3开始执行T6：Task3执行完，释放资源，Task1开始执行。
从上述过程中，可以看出Task1必须等待Task3执行完毕，释放资源之后才能得到该资源的使用权继续执行。
这种情况下，Task1的优先级实际降到了Task3的优先级水平。
在此过程中，处于中间优先级的Task2剥夺了Task3的CPU使用权，使Task1的状况恶化，即Task2使得Task1增加了额外的时间延迟，也就是Task1和Task2的优先级发生了反转。
在更坏的情况下，如Task1和Task3之间有多个这样的“Task2”存在，这样的优先级反转问题可能会导致整个系统的崩溃。
一些RTOS使用”优先级继承“解决这个问题：即在低优先级进程持有信号量，并且高优先级进程在等待该信号量时，将低优先级进程提高到与高优先级进程相同。
二．常见解决方案优先级继承和优先级天花板：如果任务之间由于有共享资源出现了竞争或者死锁，是会严重影响系统安全的。
因此uC／OS对共享资源提供了保护机制。
死锁问题的相关研究
死锁问题的相关研究摘要死锁是计算机操作系统学习中的一个重点，进程在使用系统资源时易产生死锁问题，若何排除、预防和避免死锁，是我们所要研究的重要问题。
关键词银行家算法；存储转发；重装死锁所谓死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去.此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。
1产生死锁的原因及其必要条件1）产生死锁的原因。
因为系统资源不足；进程运行推进的顺序不合适；资源分配不当等。
如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则就会因争夺有限的资源而陷入死锁。
其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。
2）产生死锁的四个必要条件。
互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
请求与保持条件（占有等待）：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
不剥夺条件（不可抢占）：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。
2死锁的解除与预防理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。
在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。
1）有序资源分配法。
这种算法资源按某种规则系统中的所有资源统一编号（例如打印机为1、磁带机为2、磁盘为3、等等），申请时必须以上升的次序。
采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2；PA：申请次序应是：R1，R2；PB：申请次序应是：R1，R2；这样就破坏了环路条件，避免了死锁的发生。
2）银行算法。
避免死锁算法中最有代表性的算法是DijkstraE.W于1968年提出的银行家算法。
说明资源的抢夺式分配策略防止死锁的方法。
说明资源的抢夺式分配策略防止死锁的方法。
资源的抢夺式分配策略是一种避免死锁的方法，它可以通过限制资源的分配，以及实施资源的优先级分配来减少死锁的可能性。
本文将详细介绍抢夺式分配策略，并说明如何利用其特点来避免死锁。
一、资源的抢夺式分配策略资源的抢夺式分配策略是指在资源分配过程中，当一个进程请求资源时，可以从其他进程中抢夺资源。
这种分配策略可以通过如下几种方式实现：1.抢占：当一个进程请求资源时，系统可以中断该进程的执行，并将资源分配给其他进程。
这样做的好处是可以确保资源的有效使用，但也可能导致进程的执行被频繁中断，影响系统的性能。
2.优先级：为了确保系统的稳定性，可以为每个进程和资源设置优先级。
当一个进程请求资源时，系统会根据进程的优先级决定是否可以抢占其他进程的资源。
这样可以避免低优先级进程长时间占用资源的情况，但也可能导致高优先级进程过度抢占资源，影响系统的公平性。
3.限制：为了避免资源的滥用，可以对每个进程分配的资源数量进行限制。
这样可以确保每个进程能够得到一定数量的资源，避免出现某个进程长时间占用全部资源的情况。
但也可能导致某些进程无法完成任务，影响系统的效率。
二、利用抢夺式分配策略避免死锁的方法死锁是由于进程之间互相等待对方所持有的资源而导致的一种无法继续执行的状态。
利用资源的抢夺式分配策略可以避免死锁的发生，具体方法如下：1.资源优先级分配：为了避免死锁，可以为资源设置优先级，并确保进程只能抢夺低优先级的资源。
这样可以防止进程之间出现互相等待资源的情况，从而避免死锁的发生。
2.资源限制分配：为了避免某个进程长时间占用全部资源而导致死锁，可以限制每个进程分配的资源数量，确保资源的合理使用。
这样可以防止某个进程一直等待其他进程释放资源，从而避免死锁的发生。
3.资源抢占分配：为了避免某个进程长时间占用资源而导致死锁，可以实施资源的抢占分配策略。
当一个进程请求资源时，如果系统发现该资源已被其他进程持有，可以中断该进程的执行，并将资源分配给其他进程。
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优先级反转和死锁的资源管理模式研究与实现
王 溪 波 ， 杨 丽 娜
（ 阳工业 大学 信 息科 学 与工程 学 院，辽 宁 沈 阳 １０ ７ ） 沈 １８ ０
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关键词 ： 实时 系统 ；优先 级反转 ；优 先级继承 协议； 优先级 天花板协 议； 死锁
中图法分 类号 ：Ｐ １． Ｔ ３６ ２
文献标识 码 ： Ａ
文章 编号 ：００７２ （ １）８ ６４ ４ １０． ４ ２ １０— ６。 ０ ０ ２ ０
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定 共 享 资 源 的 方 法 ， 共 享 资 源 按 照 Ｓｕｃｌ 由 低 到 高 的 共 享 顺 序 依 次被 访 问 。 理 论 证 明 该 方 法 在 一 定 程 度 上 抑 制 优 先 级 使 ｏｒ Ｄ ｅ 反 转 且 避 免 了死 锁 现 象 的 发 生 ， 过 实验 结 果 表 明 了解 决 优 先 级 反 转 和 死 锁 的 资 源 管 理 模 式 的 正 确 性 与 可 行 性 ． 通
ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｓ ｓｅ ｄ ａ ｌ ｃ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ａ ｏ ｅａ ｏｄ ｄｉ ｉ ｒ ｔ ｃ １ Ｆ ｒ ｔ ， ｔ ｅｃ ｕ ｅ ｆ ｈ ｅ ｄ ｏ ｋｉ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ｈ ｎ ｍｅ ｏ ， ｙ ｔｍ ｅ ｄ ｏ ｋ ｐ ｅ ｏ ｎ ｎ ｃ ｎ ｎ ｔ ｖ ｉ ｅ ｔ ｓ ｏ ｏ ｏ ． ｉｓ ｙ ｈ ａ ｓ ｓ ｔ ｅｄ ａ ｌ ｃ ａ ａｙ ｅ ， ｈ ｎ ｂ ｎｈ ｐ ｌ ｏ ｓ