操作系统大题全集

2．进程A1，A2，．．．，Anl通过m个缓冲区向进程B1，B2，．．．，Bn2不断地发送消息，发送和接收工作遵循如下规则：（1）每个发送进程一次发送一个信息，写入一个缓冲区，缓冲区大小与消息长度一样；（2）对每一个消息，B1，B2，．．．，Bn2都需各接收一次，读入各自的数据区内；（3）m个缓冲区都满时，发送进程等待，没有可读的消息时，接收进程等待。

试用P、V操作组织正确的发送和接收操作。

解答：这是一个变形的生产和消费问题。

每个缓冲区只需写一次，但需读n2次。

可以把一组缓冲区看做n2组缓冲区，这样，每个生产者需要同时写n2个缓冲区组中相应的n2个缓冲区，而每一个消费者只需读它自己对应的那组缓冲区中的单元。

生产者须在n2个缓冲区都为空闲是方可写入，这时，就可以用n2组信息量（avail,free ）来实现这一流程，具体流程如下：BEGINinteger mutex,avail[n2],full[n2];integer I;mutex : =1;for I :=1 to n2 dobeginavail [I] := m;full [I] := 0;end;procedure send[M]integer I ;beginfor I :=1 to n2 dobeginP( avail [I]);end ;P (metux);将消息放入缓冲区;for I :=1 to n2 dobeginV(full [I]);end ;V (metux)end ;procedure receive(M,I)beginP (full[I]);P (metux);从缓冲区中取消息;V (avail [I]);V (mutex);end ;CobeginAi:begin……..send [M]………endBi;begin…….Receive(M,i);………end;Coend;end;3．设系统中仅有一类数量为M的独占型资源，系统中有N个进程竞争该类资源，其中各进程对该类资源的最大需求数为W，当M，N，W分别取下列值时，试判断哪些情况会发生死锁，为什么？（1）M=2，N=2，W=1（2）M=3，N=2 W=2（3）M=3，N=2，W=3（4）M=5 N=3 W=2（5）M=6 N=3 W=3解答：（1）不会发生死锁。

因为系统中只有两个进程，每个进程的最大需求量为1，且系统中资源总数为2，系统能够满足两个进程的最大资源需求量，故不会发生死锁。

（2）不会发生死锁。

因为系统中有两个进程，每个进程的最大资源需求量为2，且系统中资源总数为3，无论如何分配，两个进程中必有一个进程可以获得两个资源，该进程将顺利完成，从而可以将分配给它的资源归还给系统，使另一个进程也能顺利执行完成，故不会发生死锁。

（3）可能发生死锁。

因为系统中有两个进程，每个进程的最大资源需求量为3，且系统中资源总量为3，若系统先将全部资源分配给其中一个过程，则该进程将顺利完成，从而可将分配给它的资源归还给系统，使另一进程也能顺利完成，以这种方式分配资源时不会发生死锁；若系统将两个资源分配给一个过程，而剩余的一个资源分配给另一个进程，则系统中没有空闲资源，而每个进程都需要等待资源，此时发生死锁。

（4）不会发生死锁。

因为系统中有3个过程，每个进程的最大资源需求量为2，且系统中资源总量为5，无论如何分配，3个进程中必有一个进程可以获得2个资源，该进程将顺利完成，从而可以将分配给它的资源归还给系统，使其他进程也能顺利执行完成，故不会发生死锁（5）可能会发生死锁。

因为系统中有3个进程，每个进程的最大资源需求量为3，且系统中资源总数为6 ，若系统先将3个资源分配给其中一个过程，则该进程将顺利完成，从而可将分配给它的资源归还给系统，使其他进程也能顺利完成，以这种方式分配资源时不会发生死锁；若系统给每个进程分配两个资源，则系统中没有空间资源，而每个进程都需要等待一个资源，此时发生死锁。

4．设某作业占有7个页面，如果在主存中只允许装入4个工作页面（即工作集为4），作业运行时，实际访问页面的顺序是1，2，3，6，4，7，3，2，1，4，7，5，6，5，2，1。

试用FIFO与LRU页面调度算法，列出各自的页面淘汰顺序和缺页中断次数，以及最后留驻主存4页的顺序（假设开始的4个页面已装入主存）。

解答：对ＦＩＦO算法：页面淘汰顺序为１，２，３，６，４，７；缺页中断６次；最后留驻主存４页的顺序为：２，１，５，6。

对ＬＲＵ的算法；页面淘汰顺序为１，２，６，４，７，３，２，１，４，７缺页中断１０次；最后留驻主存４页的概率：６，５，２，１注：假定前面四页１，２，３，６已在主存5．在某请求分页管理系统中，一个作业共５页，作业执行时依次访问如下页面：１，４，３，１，２，５，１，４，２，１，４，５若分配给该作业的主存块数为３，分别采用ＦＩＦＯ，ＬＲＵ页面置换算法，试求出缺页中断的次数及缺页率。

解答：（1）采用ＦＩＦＯ页面置换算法，缺页中断的次数为９，缺页率9/１２＝７５％（２）采用ＬＲＵ页面置换短法缺页中断的次数为８，缺页率８／１２＝６７％6．设内存中有三道 程序A ，B ，C ，它们按A/B/C 的优先次序执行，它们的计算和I/O 操作的时间如表所1-1示（单位；MS ）假设3道程序使用相同设备进行I/O 操作，即程序以串行方式使用设备，试画出单道运行和多道运行的时间关系图（调度程序执行时间忽略不计）在两种情况下，完成这三道程序各要花多少时间？解答 ：若采用单道方式运行三道程序，则运行次序为A ，B ，C ，即程序A 先执行20MS 的计算，再完成30MS 的I/O 操作。

最后在进行10MS 的计算。

接下来程序B 先执行40MS 的计算，再完成20MS 的I/O 操作。

最后在进行10MS 的计算。

然后程序C 先执行10MS 的计算，再完成30MS 的I/O 操作。

最后在进行20MS 的计算。

至此，三到程序全部运行完毕，其程序运行的时间关系如图1-1所示 总的运行时间为 20+30+ 10+ 40+ 20+ 10+ 10+ 30+ 20=190ms若采用都道方式运行三道程序，因系统按照A ，B ，C 的优先次序执行， 则在运行 过程中，无论使用CPU 还是I/O 设备，A 的优先级最高，B 的优先级次之，C 的优先级最低，即程序A 先执行20MS 的计算，再完成30MS 的I/O 操作（与此同时，程序B 进行30MS 的计算），最后在进行10MS 的计算（此时程序B 等待，因还继续10MS 计算）：接下来程 序B 先执行10MS 的计算，再完成20MS 的I/O 操作（与此同时，程序C 进行10MS 的计算，然后等待I/O 的设备），最后在进行10MS 的计算（此时程序C 执行I/O 操作10MS ）。

然后程序C 先执行20MS 的I/O 操作，最后在进行20MS 的计算。

至此，三到程序全部运行完毕， 其程序运行的时间关系如图1-2所示 总的运行时间为 20+30+ 10+ 10+ 20+ 10+ 10+ 20+ 30=140msI/O 计算0 20 50 60 100 120 130 140 170 1907． 在南京大学和天津大学的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），可供两辆自行车在以从两端进入小路情况下错车使用，如下图所示，试设计一个算法，使来往的自行车辆均靠顺利通过。

解答：对于这一类问题，关键在于正确分析所需控制的对象、工作流程以及控制关系。

在这一问题中，根据从S 到T 路段的特点，可以把它分为3个小段：从S 到K ，驶进安全岛M ，从L 到T 。

路段S 到K 及L 到T ，只允许一辆自行车通过（即一个进程使用），而安全岛M 允许两辆自行车通过（即两个进程使用）。

对它们分别用3个信号量来管理。

再注意到同时最多只能由一个方向的一辆自行车通过，因此每个方向的自行车还要用一个信号量来控制。

用bikeT_to_N 和bikeN _to_T 分别表示从天津大学到南开大学和从南开大学到天津大学I/O 计算0 20 50 60 70 80 90 100 120 140 南开大学两个方向的自行车。

控制流程如下：BeginInteger: N _to_T, T_to_N,L,M,K;N _to_T:=1; T_to_N:=1;L:=1;M:=2;K:=1;Procedure bikeT_to_N()BeginP(T_to_N);P(L);Go through T to L;P(M)；Go into M；V(L);P(K);Go through K to S;V(M);V(K);V(T_to_N);End;Procedure bikeN_to_T()BeginP(N_to_T);P(K);Go through S to K;P(M)；Go into M；V(K);P(L);Go through L to T;V(M);V(L);V(N_to_T);End;End;8．例：在银行家算法中，若出现表2-4所示的资源分配情况，试问：1．该状态是否安全？2．如果进程P2提出请求Request2(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它。

表2-4 资源分配表（1）利用银行家算法对此时刻的资源分配情况进行分析，可得表2-5所示的安全性分析情况。

表2-5 安全性检查表从以上情况分析可以看出，此时存在一个安全序列{p0,p3,p4,p1,p2},故该状态是安全的。

（2）P2提出请求Request2(1,2,2,2)。

按银行家算法进行检查：Request2(1,2,2,2)<=need(2,3,5,6)Request2(1,2,2,2)<=available(1,6,2,2)试分配并修改相应数据结构，资源分配情况如表2-6所示。

表2-6 P2申请资源后的资源分配表再利用安全性检查算法检查系统是否安全，可用资源available(0,4,0,0)已不能满足任何进程的需要，此时系统不能将资源分配给P2。

9．有桥如图2-7所示。

车流如箭头所示，桥上不允许两车交会，但允许同方向多辆车依次通行（即桥上可以有多个同方向的车）。

用P 、V 操作实现交通管理以防止桥上阻塞。

解答：由于桥上不允许两车相会，故桥应该互斥访问，而同一方向上允许多辆车一次通过，即临界区允许多个实例访问。

用同一信号量来互斥访问临界区。

由于不能允许某一方向的车完全“控制桥”，应保证最多某一方向上连续通过一定数量的车后，必须让另一方向的车通过，可以通过3个信号量来控制。

具体程序如下： BeginInteger:mutex,availn,abails; Mutes:=0;avialn:=m;avails:=m; CobeginSouth: beginP(avails); P(mutex); 过桥； V(mutex); V(avails); End; North: begin P(availn); P(mutex); 过桥； V(mutex); V(availn); End;Coend; End;10． 设系统中有三类资源A 、B 和C ，又设系统中有5个进程P1，P2，P3，P4和P5.在T0时刻系统状态如下： 最大需求量 已分配资源量 剩余资源量北 南A B C A B C A B CP1 8 6 4 1 2 1 2 1 1P2 4 3 3 3 1 1P3 10 1 3 4 1 3P4 3 3 3 3 2 2P5 5 4 6 1 1 3(1) 系统是否处于安全状态？如是，则给出进程安全序列.(2) 如果进程P5申请1个资源类A、1个资源类B和1个资源类C，能否实施分配？为什么？答案：（1）最大需求量已分配资源量剩余资源量尚需要量A B C A B C A B C A B CP1 8 6 4 1 2 1 2 1 1 7 4 3P2 4 3 3 3 1 1 1 2 2P3 10 1 3 4 1 3 6 0 0P4 3 3 3 3 2 2 0 1 1P5 5 4 6 1 1 3 4 3 3系统是处于安全状态，安全序列为：P4，P2，P1，P3，P5（2）P5申请（1，1，1）最大需求量已分配资源量剩余资源量尚需要量A B C A B C A B C A B CP1 8 6 4 1 2 1 1 0 0 7 4 3P2 4 3 3 3 1 1 1 2 2P3 10 1 3 4 1 3 6 0 0P4 3 3 3 3 2 2 0 1 1P5 5 4 6 2 2 4 3 2 2不能实施分配，因为分配后找不到安全序列，系统将处于不安全状态.31．有三个进程PA，PB和PC 合作解决文件打印问题：PA将文件记录从磁盘读入主存的缓冲区1，每执行一次读一个记录；PB将缓冲区1的内容复制到缓冲区2，每执行一次复制一个记录；PC将缓冲区2的内容打印出来，每执行一次打印一个记录。