操作系统习题复习

2011年11月5日 操作系统
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试题冲刺班
P原语：申请一个资源
P( semaphore S)
{
--S.count;
//表示申请一个资源;
if (S.count < 0) //表示没有空闲资源;
{
该进程进入等待队列S.queue末尾;
阻塞该进程;
到达，所以无须考虑它们的到达时间。另外，在使 用FCFS算法时，假定各个进程的调度顺序为P1、 P2、P3和P4；在使用RR算法时，假定时间片的长 度为20毫秒。
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• FCFS算法
✓ 调度顺序：P1、P2、P3、P4 ✓ 周转时间：P1：52，P2：68，P3：
非临界区 P(mutex); 临界区 V(mutex); 非临界区
P1
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非临界区 P(mutex); 临界区 V(mutex); 非临界区
P2
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非临界区 P(mutex); 临界区 V(mutex); 非临界区
P3
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• 可抢占的SJF算法
✓ 调度顺序：P1、P3、P4、P3、P1、 P5、P2
✓ 周转时间：P1：25，P2：41，P3： 11，P4：4，P5：13
✓ 平均周转时间：18.8
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1.2 进程互斥
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竞争状态（race condition）：
两个或多个进程对同一共享数据同时进行读写 操作，而最后的结果是不可预测的，它取决于 各个进程具体运行情况。
解决之道：
在同一时刻，只允许一个进程访问该共享数据， 即如果当前已有一个进程正在使用该数据，那么
其他进程暂时不能访问。这就是互斥的概念。
请问，（1）以上的这种机制能够实现资源互斥访问吗？ 为什么？（2）如果把Enter_Critical_Section() 函数中的两条语句互换一下位置，结果会如何？
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• 该机制不能实现资源的互斥访问
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如何实现A先执行，然后B执行？
信号量S初始值为？？
…. A(先)；
….
…. B(后)；
….
进程P1
进程P2
S初始值为0
A； V(S);
进程P1
配对 P(S); 先后 B；
进程P2
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S初始值为1
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• 可能会出现死锁
✓ 初始化时，flag数组的元素值为FALSE
✓ 线程0先执行，flag[0]=TRUE，假设这 个时候来了一个时钟中断；
✓ 线程1去执行，flag[1]=TRUE，在执行 while循环语句时被卡住；
✓ 线程0再执行时，也在while循环语句的 地方被卡住。
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int flag[2]; /* flag数组，初始化为FALSE */ Enter_Critical_Section(int my_thread_id, int other_thread_id) {
while(flag[other_thread_id] == TRUE); // 空循环语句 flag[my_thread_id] = TRUE; } Exit_Critical_Section(int my_thread_id, int other_thread_id) { flag[my_thread_id] = FALSE; }
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3. 写出程序描述
P1( ) //进程P1 {
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main() {
//均初始化为0 semaphore S13, S23; cobegin
P1; P2;
… V(S13); }
P2( ) //进程P2 {
… V(S23); }
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“操作系统”习题复习
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Contents
1.进程管理 2.存储管理 3.I/O设备管理 4.文件系统
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✓ 调度顺序：P1、P2、P3、P4、P1、 P3、P4、P1、P3、P3
✓ 周转时间：P1：136，P2：36，P3： 164，P4：124
✓ 平均周转时间：115
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例题2：
有一组进程在一个单CPU的系统上运行，这组 进程的到达时间和预计运行时间如下，
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• RR算法
✓ 调度顺序：P1、P2、P1、P3、P4、 P2、P1、P3、P5、P2、P1、P5
✓ 周转时间：P1：41，P2：36，P3： 26，P4：13，P5：25
✓ 平均周转时间：28.2
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while(计算未完成) {
得到一个计算结果; 将数据送到缓冲区； }
Compute
while(打印未完成) {
从缓冲区中取一数据； 打印该数据； }
Print
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while(1) {
…. A； V(S); …. }
while(1) {
…. P(S)； B; …. }
进程P1
进程P2
可能出现哪些序列？ຫໍສະໝຸດ Baidu
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【例题1】 合作进程的执行次序
用进程流图来描述各进程合作完成某一任务的次序 ，其规则如下：
{ 从等待队列S.queue中取出一个进程; 把该进程改为就绪状态，插入就绪队列
}
}
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利用信号量来实现进程互斥
int count; // 共享变量（临界资源）
semaphore mutex；// 互斥信号量，初始化为??
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基于繁忙等待的互斥
基于繁忙等待(busy waiting)的策略：当一个进程想 要进入它的临界区时，首先检查一下是否允许它进 入，若允许，就直接进入了；若不允许，就在那里 循环地等待，一直等到允许它进入。
当一个线程想要访问临界资源时，就调用上述的这两个函数。 比如说，线程0的代码可能是这样的：
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Enter_Critical_Section(0, 1); .... 使用这个资源 ..... Exit_Critical_Section(0, 1); ..... 做其他的事情 .....
✓ 初始化时，flag数组的元素值为FALSE
✓ 线程0先执行，在执行while循环语句时， 顺利结束。假设此时来了一个时钟中断；
✓ 线程1去执行，在执行while循环语句的 时候，顺利结束，进入临界区；
✓ 当线程0再执行时，也进入了临界区。
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• 不可抢占的SJF算法
✓ 调度顺序：P1、P4、P3、P5、P2 ✓ 周转时间：P1：14，P2：41，P3：
20，P4：11，P5：13 ✓ 平均周转时间：19.8
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136，P4：164 ✓ 平均周转时间：105
• SJF算法
✓ 调度顺序：P2、P4、P1、P3 ✓ 周转时间：P1：96，P2：16，P3：
164，P4：44 ✓ 平均周转时间：80
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• RR算法
调用进程调度器；// OSSched( )
}
}
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V原语：释放一个资源
V( semaphore S)
{
++S.count;
//表示释放一个资源;
if (S.count <= 0) //表示有进程被阻塞;
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例题1：
假设有两个线程（编号为0和1）需要去 访问同一个共享资源，为了避免竞争状态的 问题，我们必须实现一种互斥机制，使得在 任何时候只能有一个线程在访问这个资源。 假设有如下的一段代码：
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Compute
“ABCD …”
buffer
Print
正确：CPCP 错误：CCPP 错误：CPPC
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P3; coend }
P3( ) //进程P3 {
P(S13);
P(S23);
…
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}
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【例题2】共享缓冲区的合作进程的同步
设有一个缓冲区buffer，大小为一个字节。Compute 进程不断产生字符，送buffer，Print进程从buffer中 取出字符打印。如不加控制，会出现多种打印结果， 这取决于这两个进程运行的相对速度。在这众多的 打印结果中，只有Compute和Print进程的运行刚好 匹配的一种是正确的，其它均为错误。
进程 P1 P2 P3 P4 P5
到达时间 0 3 5 7 19
预计运行时间 14 12 7 4 7
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如果分别采用不可抢占的SJF算法、可 抢占的SJF算法和RR算法来进行调度，请计 算各个进程的执行顺序、周转时间以及它们 的平均周转时间。在使用RR算法时，假定时 间片的长度为4。
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一. 进程管理
可能出的题目类型
• 调度算法 • 进程互斥 • 信号量与P、V操作 • 死锁 • 其他
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1.1 调度算法
例题1：
有四个进程P1、P2、P3和P4到达了系统，它 们所需要的运行时间分别为52毫秒、16毫秒、68毫 秒和28毫秒。如果分别采用FCFS算法、SJF算法和 RR算法来进行调度，请计算各个进程的周转时间以 及它们的平均周转时间。假定这四个进程几乎同时
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1.3 信号量与PV操作
信号量结构体类型的定义
typedef struct
{
int count;
// 计数变量
struct PCB *queue; // 进程等待队列
} semaphore;
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用信号量及P、V操作来描述左图 1、说明进程的同步关系
进程P1、P2可并行执行，P3的执 行必须等待P1、P2都完成后才能 开始执行。 几个同步关系？
2、设置信号量，说明含义、初值。 S13=0 表示进程P1尚未执行完成； S23=0 表示进程P2尚未执行完成；