2011-12操作系统复习题及答案

2011-12操作系统复习题

(一)进程同步

●进程同步1

进程P1和进程P2并发执行时满足一定的时序关系，P1的代码段S1执行完后，才能执行P2的代码段S2.为描述这种同步关系， ：试设计相应的信号量， ：给出信号量的初始值，●：给出进程P1和P2的结构

●进程同步2

问题描述：(理发店问题)一个理发店有一间配有n个椅子的等待室和一个有理发椅的理发室。如果没有顾客，理发师就睡觉；如果顾客来了二所有的椅子都有人，顾客就离去；

如果理发师在忙而有空的椅子，顾客就会坐在其中一个椅子；如果理发师在睡觉，顾客会摇醒他。

①给出同步关系

②设计描述同步关系的信号量；

③给出满足同步关系的进程结构(请完成满足同步关系的进程结构)。

●进程同步2

设公共汽车上，司机和售票员的活动分别为：司机的活动为启动车辆，正常行车，到站停车；售票员的活动为关车门，售票，开车门。

给出在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，司机和售票员的活动的同步关系。

用信号量和wait, signal操作实现他们间的协调操作。

●进程同步3：某高校计算机系开设网络课并安排上机实习，假设机房共有2m台机

器，有2n名学生选该课，规定：

(1)每两个学生组成一组，各占一台机器，协同完成上机实习；

(2)只有凑够两个学生，并且此时机房有空闲机器，门卫才允许该组学生进入机房；

(3)上机实习由一名教师检查，检查完毕，一组学生才可以离开机房。

试用信号量机制实现它们的同步关系。

进程同步4：多个进程对信号量S进行了5次 wait操作，2次signal操作后，现

在信号量的值是-3，与信号量S相关的处于阻塞状态的进程有几个？信号量的初值是多少？

进程同步5：使用两个进程计算Y=F1(X)+F2 (X). 在这个问题中，F1(X)和F2 (X)的计算是可以并行处理的，因此F1(X)和F2 (X)可以分别出现在两个进程中。在F1(X)+F2 (X)中，必须在F1(X)和F2(X)计算完毕，才能进行加法运算，因此本问题是同步问题。

(1)确定并发和顺序操作

(2)确定互斥或同步的规则

(3)同步的操作流程

(4)确定信号量的个数和含义

(5)确定进程的程序结构

进程同步6：如下图所示，有多个PUT操作同时向BUFF1放数据，有一个MOVE操作不断地将BUFF1的数据移到Buff2，有多个GET操作不断地从Buff2中将数据取走。BUFF1的容量为m，BUFF2的容量是n, PUT、 MOVE、 GET每次操作一个数据，在操作的过程中要保证数据不丢失。试用wait、signal原语协调PUT、 MOVE的操作，并说明每个信号量的含义和初值。

(1)确定并发操作的规则

(2)设计信号量、初始值及用途含义

(3)给出进程的程序结构GET

PUT

Buff1 Buff2

MOVE

●进程同步7：一售票厅只能容纳300人，当少于300人时，可以进入；否则，需在

外等候。若将每一个购票者作为一个进程，请用wait、signal操作给出进程程序结构，并写出信号量及初值。

●进程同步8：针对如下所示的优先图，使用信号量给出正确的程序结构。

S1

S4 S2 S3

S5

S6

(二)进程调度与死锁

进程调度与死锁1 ：5个进程，3种资源，某个时刻，资源分配情况如下：Allocation Max Available

A B C A B C A B C

P0 0 1 0 7 5 3 ,3 3 2 P1 2 0 0 3 2 2

P2 3 0 2 9 0 2

P3 2 1 1 2 2 2

P4 0 0 2 4 3 3

问：系统是否处于安全状态？如果P1再提出请求1个A类，2个C类资源，是否该批准？

●进程调度与死锁2：假设一个系统有某类资源m个，被n个进程共享，进程每次只

请求和释放一个资源，证明只要系统满足下面两个条件，就不会发生死锁：

(1)每个进程需求资源的最大值在1到m之间；

(2)所有进程需要资源的最大值的和小于m+n。

证明：

设每个进程最多申请资源x个（1≤x≤m），

最坏情况下，为进程分配资源数为n（x-1）。系统剩余资源为m- n（x-1）。只要 m- n（x-1）≥1；则系统不会出现死锁。整理得：

nx ≤m+n-1，所以nx ≤m+n时，不会引起死锁

●进程调度与死锁3：和死锁1相同，系统的资源数量为：（10，5，7）。经过一段时

间的分配后，资源分配与占用情况见下表所示。

进程MAX

A B C

Allocation

A B C

Need

A B C

Available

A B C

P0 7 5 3 0 1 0 7 4 3

3 3 2 P1 3 2 2 2 0 0 1 2 2

P2 9 0 2 3 0 2 6 0 0

P3 2 2 2 2 1 1 0 1 1

P4 4 3 3 0 0 2 4 3 1

分析进程P0的请求(0, 1, 0)能否满足？

●进程调度与死锁4：假设系统有4个相容类型的资源被3个进程共享，每个进程最

多需要2个资源，证明这个系统不会死锁。

假设每个进程都需要2个资源，3个进程先每个进程分一个资源，共需3个资源，这时候只需要再有一个资源就能保证至少有一个进程能够执行，系统即不会死锁

●进程调度与死锁5：有三个进程P1、P2和P3并发工作。进程P1需要资源S3和

S1；进程P2需用资源S1和S2；进程P3需用资源S2和S3，回答：

(1)若对资源分配不加限制，会发生什么情况？为什么？

(2)为保证进程正确地工作，应采用怎样的资源分配策略？为什么？

1) 若对进程间的资源分配不加限制，可能会发生死锁。若进程P1、P2和P3分别获得资源S3、S1和S2，后再继续申请资源时会导致进程间的“循环等待”，并且这种状态将永远持续下去。

(2) 为保证系统处于安全状态，应采用下面列举3种资源分配策略：

1) 采用静态资源分配：由于执行前已获得所需全部资源，故不会出现占有资源又等待资源的现象，从而避免资源的循环等待。

2) 采用资源按序分配，避免出现循环等待资源的现象。

3) 采用银行家算法进行分配资源前的检测。

●进程调度与死锁6：有5个任务A，B，C，D，E，它们几乎同时到达，预计它们的运

行时间为10，6，2，4，8min。其优先级分别为3，5，2，1和4，这里5为最高优先级。对于下列每一种调度算法，计算其平均进程周转时间（进程切换开销可不考虑）。

(1)先来先服务（按A，B，C，D，E）算法。

(2)优先级调度算法。

(3)时间片轮转算法。