操作系统习题.ppt

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习题,1、有两个优先级相同的进程P1和P2，各自执行的操作如下，信号量S1和S2初值均为0。

试问P1、P2并发执行后，x、y、z的值各为多少？

P1：

P2：

beginbeginy:

=1;x:

=1;y:

=y+2;x:

=x+1;V（S1）;P（S1）;z:

=y+1;x:

=x+y;P（S2）;V（S2）;y:

=z+yz:

=z+x;end.end.,现对进程语句进行编号，以方便描述。

P1：

P2：

beginbeginy:

=1;x:

=1;y:

=y+2;x:

=x+1;V（S1）;P（S1）;z:

=y+1;x:

=x+y;P（S2）;V（S2）;y:

=z+yz:

=z+x;end.end.,、和是不相交语句，可以任何次序交错执行，而结果是唯一的。

接着无论系统如何调度进程并发执行，当执行到语句时，可以得到x=5，y=3。

按Bernstein条件，语句的执行结果不受语句的影响，故语句执行后得到z=4。

最后，语句和并发执行，最后结果为：

语句先执行，再执行：

x=5，y=7，z=9。

语句先执行，再执行：

x=5，y=12，z=9。

2、在UNIX系统中运行以下程序，最多可产生出多少进程?

画出进程家属树。

main（）fork（）;/*pc（程序计数器），进程Afork（）;fork（）;,解：

首先采用fork（）创建的子进程，其程序是复制父进程的；其次，父、子进程都从调用后的那条语句开始执行。

当进程A执行后，派生出子进程B，当进程A、B执行后，各派生出子进程C、D，当进程A、B、C、D执行后，各派生出子进程E、F、G、H。

这时进程A共派生出7个子进程。

3、有一个仓库，可以存放A和B两种产品，但要求：

（1）每次只能存入一种产品（A或B）；

（2）NA产品数量-B产品数量M。

其中，N和M是正整数。

试用P、V操作描述产品A与产品B的入库过程。

分析,本题给出的第一个条件是临界资源的访问控制，可用一个互斥信号量解决该问题。

第二个条件可以分解为：

NA产品数量B产品数量A产品数量B产品数量M也就是说，A产品的数量不能比B产品的数量少N个以上，A产品的数量不能比B产品的数量多M个以上。

解：

在本题中，可以设置两个信号量来控制A、B产品的存放数量，sa表示当前允许A产品比B产品多入库的数量，即在当前库存量和B产品不入库的情况下，还可以允许sa个A产品入库；sb表示当前允许B产品比A产品多入库的数量，即在当前库存量和A产品不入库的情况下，还可以允许sb个B产品入库。

初始时，sa为M1，sb为N1。

当往库中存放入一个A产品时，则允许存入B产品的数量也增加1；当往库中存放入一个B产品时，则允许存入A产品的数量也增加1。

varmutex：

semaphore=1;/*互斥信号量*/sa，sb：

semaphore；sa=M-1;sb=N-1;mian（）while

（1）取一个产品；if（取的是A产品）P（sa）;P（mutex）;将A产品入库；V（mutex）;V（sb）;,else/*取的产品是B*/P（sb）;P（mutex）;将B产品入库；V（mutex）;V（sa）;,4、公路上有一座桥，该桥一次只允许一辆汽车在桥上行驶。

当桥上有汽车时，其它汽车不能上桥。

试问：

这是一个同步问题还是互斥问题？

用信号量和P、V操作描述并发过程的活动。

（1）这一问题是互斥问题。

桥是汽车进程互斥使用的资源。

（2）每了辆汽车对应一个进程，进程数量不确定。

用Pi（i=0,1,2,）表示汽车进程；设互斥信号量s，其初值为”1”。

汽车进程Pi的过程可描述如下：

汽车进程Pi（i=1，2,3）P（S）汽车上桥在桥上行驶汽车下桥V（S）,5、有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上进行登记，该表为每一个座位列出一个表目，包括座位号、姓名，读者离开时要撤消登记信息。

阅览室有180个座位，试问：

为描述读者的动作，应编写几个程序？

应设置几个进程？

进程和程序之间的对应关系如何？

试用P、V操作描述这些进程间的同步关系。

解：

（1）每个读者都可视为一个进程，有多少个读者就有多少个进程，这些进程称为读者进程，设为Pi（I=0,1,2,）。

读者进程Pi执行的程序包括：

登记、阅览、撤消。

每个读者的活动都相同，所以其程序也相同。

进程与程序之间的关系是：

各读者进程共享同一个程序。

（2）在读者进程执行的程序中，对登记与撤消都需要互斥执行，其信号量S1的初值为1；而对进入阅览室需互斥执行，信号量s2的初值为180。

读者进程PiP（S2）P（S1）登记V（S1）阅览P（S1）撤消V（S1）V（S2）,6、在单CPU和两台I/O（I1,I2）设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。

它们的执行轨迹如下：

Job1：

I2（30ms）、CPU（10ms）、I1（30ms）、CPU（10ms）Job2：

I1（20ms）、CPU（20ms）、I2（40ms）Job3：

CPU（30ms）、I1（20ms）如果CPU、I1和I2都能并行工作，优先级从高到低为Job1、Job2和Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU，但不抢占I1和I2。

试求：

（1）每个作业从投入到完成分别所需的时间。

（2）从投入到完成CPU的利用率。

（3）I/O设备利用率。

答：

画出三个作业并行工作图如下（图中着色部分为作业等待时间）：

Job1从投入到运行完成需80ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运行完成需90ms。

CPU使用时间为10+10+10+10+20+10=70。

所以CPU利用率为70/90=77.8%。

设备I1空闲时间段为：

20ms至40ms，故I1的利用率为70/90=77.8%。

设备I2空闲时间段为：

30ms至50ms，故I2的利用率为70/90=77.8%。