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第一章操作系统引论思考与练习题1.什么是操作系统？它的主要功能是什么？2.什么是多道程序设计技术？多道程序设计技术的主要特点是什么？3.批处理系统是怎样的一种操作系统？它的特点是什么？4.什么是分时系统？什么是实时系统？试从交互性，及时性，独立性，多路性，可靠性等几个方面比较分时系统和实施系统。
5.实时系统分为哪俩种类型？6.操作系统主要特征是什么？7.操作系统也用户的接口有几种？它们各自用在什么场合？8.“操作系统是控制硬件的软件”这一说法确切吗？为什么？9.设内存中有三道程序，A,B,C，它们按A~B~C的先后顺序执行，它们进行“计算”和“I/o操作”的时间如表1-2所示，假设三道程序使用相同的I/O设备。
(1)试画出单道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多少时间。
(2)试画出多道运行时三道程序的时间关系图，并计算完成三道程序要花多少时间。
10．将下列左右两列词连接起来形成意义最恰当的5对。
DOS 网络操作系统OS/2 自由软件UNIX 多任务Linux 单任务Windows NT 为开发操作系统而设计 C语言11．选择一个现代操作系统，查找和阅读相关的技术资料，写一篇关于操作系统如何进行内存管理、存储管理、设备管理和文件管理的文章。
答案1．答：操作系统是控制和管理计算机的软、硬件资源，合理地组织计算机的工作流程，以方便用户使用的程序集合。
2．答：把多个独立的程序同时放入内存，使她们共享系统中的资源。
1）多道，即计算机内存中同时放多道相互独立的程序。
2）宏观上并行，是指共识进入系统的多道程序都处于运行过程。
3）微观上串行，是指在单道处理机环境下，内存中的多道程序轮流地占有CPU，交替执行。
3．答：批处理操作系统是一种基本的操作系统类型。
在该系统中用户的作业被成批地输入到计算机中，然后在操作系统的控制下，用户的作业自动的执行。
特点是：资源利用率高。
系统吞吐量大。
平均周转时间长。
第三章一．选择题(50题)1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。
A.管道B.管程C.通道D.DMA2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。
A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。
A.3B.2C.1D.04.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V 操作管理时信号量S的可能取值是_C__。
A.3,2,1,0，-1B.2,1,0，-1，-2C. 1,0，-1，-2，-3D.4,3，2,1,05.下面有关进程的描述，是正确的__A__。
A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误D.P、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。
A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B_ _。
A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。
A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__。
A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__。
A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。
第4章进程同步与通信1）选择题（1）在操作系统中，P、V操作是一种_D__。
A. 机器指令B. 系统调用命令C. 作业控制命令D. 低级进程通信原语（2）若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有_B__等待进程。
A. 0个B. l个C. 2个D. 3个（3）在直接通信方式中，系统提供两条通信原语进行发送和接收，其中Send原语中参数应是_C_。
A. sender，messageB. sender，mailboxC. receiver，messageD. receiver，mailbox（4）下述那个选项不是管程的组成部分_A__。
A. 管程外过程调用管程内数据结构的说明B. 管程内对数据结构进行操作的一组过程C. 局部于管程的共享数据说明D. 对局部于管程的数据结构设置初值的语句（5）某通信方式通过共享存储区来实现，其属于_D__。
A. 消息通信B. 低级通信C. 管道通信D. 高级通信（6）用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为__C__。
A. -1B. 0C. 1D. 任意值（7）临界区是_B__。
A. 一个缓冲区B. 一段程序C. 一段共享数据区D. 一个互斥资源（8）信箱通信是一种_D__通信方式。
A. 直接通信B. 信号量C. 低级通信D. 间接通信（9）对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0则__A_。
A. 表示有一个进程进入临界区B. 表示没有进程进入临界区C. 表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入D. 表示有两个进程进入临界区（10）对信号量S执行V操作后，下述选项正确的是_C__。
A. 当S小于等于0时唤醒一个阻塞进程B. 当S小于0时唤醒一个阻塞进程C. 当S小于等于0时唤醒一个就绪进程D. 当S小于0时唤醒一个就绪进程（11）在消息缓冲通信中，消息队列属于_A__资源。
A. 临界B. 共享C. 永久D. 可剥夺（12）在消息缓冲通信机制中，使用的临界资源是_D__。
第三章一．选择题(50题)1.以下_B__操作系统中的技术是用来解决进程同步的。
A.管道B.管程C.通道2.以下_B__不是操作系统的进程通信手段。
A.管道B.原语C.套接字D.文件映射3.如果有3个进程共享同一程序段，而且每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量的初值应设置为_B__。
4.设有4个进程共享一个资源，如果每次只允许一个进程使用该资源，则用P、V操作管理时信号量S的可能取值是_C__。
,2,1,0，-1 ,1,0，-1，-2 C. 1,0，-1，-2，-3 ,3，2,1,05.下面有关进程的描述，是正确的__A__。
A.进程执行的相对速度不能由进程自己来控制B.进程利用信号量的P、V 操作可以交换大量的信息C.并发进程在访问共享资源时，不可能出现与时间有关的错误、V操作不是原语操作6.信号灯可以用来实现进程之间的_B__。
A.调度B.同步与互斥C.同步D.互斥7.对于两个并发进程都想进入临界区，设互斥信号量为S，若某时S=0，表示_B__。
A.没有进程进入临界区B.有1个进程进入了临界区C. 有2个进程进入了临界区D. 有1个进程进入了临界区并且另一个进程正等待进入8. 信箱通信是一种_B__方式A.直接通信B.间接通信C.低级通信D.信号量9.以下关于临界区的说法，是正确的_C__。
A.对于临界区，最重要的是判断哪个进程先进入B.若进程A已进入临界区，而进程B的优先级高于进程A，则进程B可以打断进程A而自己进入临界区C. 信号量的初值非负，在其上只能做PV操作D.两个互斥进程在临界区内，对共享变量的操作是相同的10. 并发是指_C__。
A.可平行执行的进程B.可先后执行的进程C.可同时执行的进程D.不可中断的进程11. 临界区是_C__。
A.一个缓冲区B.一段数据区C.一段程序D.栈12．进程在处理机上执行，它们的关系是_C__。
A.进程之间无关，系统是封闭的B.进程之间相互依赖相互制约C.进程之间可能有关，也可能无关D.以上都不对13. 在消息缓冲通信中，消息队列是一种__A__资源。
计算机操作系统课后答案计算机操作系统课后答案第一章：操作系统概述1.1 操作系统的定义与作用操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供统一的接口和服务。
1.2 操作系统的发展历程操作系统的发展经历了批处理系统、分时系统、实时系统和网络操作系统等阶段，逐步提高了计算机的效率和可靠性。
1.3 操作系统的功能和特点操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等。
其特点包括并发性、共享性、虚拟性和异步性等。
第二章：进程管理2.1 进程的概念和属性进程是程序在执行过程中的一个实例，具有独立的地址空间和执行状态。
2.2 进程的调度算法常见的进程调度算法有先来先服务调度、短作业优先调度、高响应比优先调度和时间片轮转调度等。
2.3 进程同步与通信进程同步是指协调多个进程之间的执行顺序，进程通信是指进程之间的数据交换和共享。
第三章：内存管理3.1 内存管理的基本概念内存管理包括内存的分配和回收，以及地址转换和内存保护等操作。
3.2 内存分配的算法常见的内存分配算法有首次适应、最佳适应和最坏适应等。
3.3 虚拟内存的实现原理虚拟内存通过将主存和辅存进行映射，将不常用的数据和程序置换到辅存中，以提高内存利用率。
第四章：文件管理4.1 文件的概念和组织方式文件是存储在存储介质上的数据集合，文件组织方式包括顺序文件、索引文件和哈希文件等。
4.2 文件共享与保护文件共享是指多个进程可以同时访问同一个文件，文件保护是指对文件进行权限和访问控制。
4.3 文件系统的实现原理文件系统通过文件目录和文件控制块来管理文件和目录的存储和访问。
第五章：设备管理5.1 设备管理的基本概念设备管理包括设备的分配和回收，以及设备的驱动程序和设备控制器等。
5.2 设备独立性和设备分配算法设备独立性是指操作系统对设备的不同类型进行统一管理，设备分配算法有等待队列调度和优先级调度等。
5.3 设备中断和错误处理设备中断是指设备发出的中断信号，操作系统需要及时响应并处理中断。
计算机操作系统课后答案第一章1．设计现代OS的主要目标是什么？（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。
OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。
4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。
5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。
该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。
而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。
6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。
主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。
7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。
解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。
实验二进程和进程通信一、实验目的1、通过使用进程和进程通信方面的系统调用的，加深理解有关进程方面的基本概念。
通过实验对进程有进一步的感性认识，掌握系统V的IPC机制。
二、实验内容1、设计一个程序，创建一个子进程，使父子进程合作，协调地完成某一功能。
要求在该程序中还要使用进程的睡眠、进程图象改换、父进程等待子进程终止、信号的设置与传送（包括信号处理程序）、子进程的终止等有关进程的系统调用。
2、分别利用UNIX的消息通信机制、共享内存机制（用信号灯实施进程间的同步和互斥）实现两个进程间的数据通信。
具体的通信数据可从一个文件读出，接收方进程可将收到的数据写入一个新文件，以便能判断数据传送的正确性（对文件操不熟悉的同学可不必通过读写文件，只要键盘输入和输出至屏幕进行比较即可）。
3、编写一个程序，生成若干个线程，通过这些并发线程的合作，完成较复杂的任务。
通过测试程序的运行结果，比较进程和进程、线程和线程之间对外部变量、静态变量和动态变量的共享方式的相同和不同之处。
三、实验代码父子进程通信#include <sys/types.h>#include <signal.h>main(){int pid,status = 1;void func();signal(SIGUSR1,func); /* 预置信号处理程序,将SIGUSR1设置为func函数的功能*/while ((pid=fork( ))==-1);if (pid) { /* 父进程*/printf("It is the parent process.\n");printf("Parent: will send signal.\n");kill(pid,SIGUSR1); /* 发送信号,即发送执行func函数的信息*/ pid = wait(&status); /* 父进程等待子进程终止*/printf("Child process %d,status=%d \n",pid,status);}else { /* 子进程*/sleep (2); /* 等待接受信号*/printf("It is the child process.\n");printf("Child：signal is received.\n");execvp ("pwd",(char*)0); /* 映像改换,显示当前工作区,exevcp不用给出具体路径,(char*)0指向pwd命令*/printf("execl error.\n"); /* 映像改换失败*/exit(2);}printf ("Parent process finish. \n");}void func (){system("date");}3.2 消息通信/* msgcom.h */#include <errno.h>#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/msg.h>#define MSGKEY 5678struct msgtype{long mtype;int text;};#include "msgcom.h"main(){ /* 请求进程*/struct msgtype buf;int qid,pid;qid=msgget(MSGKEY,IPC_CREA T|0666); /* MSGKEY为约定的消息队列关键字,访问控制权限为0666 */buf.mtype=1; /* 请求进程发送消息标识为1 */buf.text=pid=getpid(); /* 请求进程发送消息内容为进程标识*/msgsnd(qid,&buf,sizeof(buf.text), IPC_NOWAIT|04000); /* 发送消息正文长度为buf的大小*/msgrcv(qid,&buf,512,pid,MSG_NOERROR); /* 指定接收mtype=pid的信息，即请求进程发送给服务器处理后的信息*/printf("Request received a massags from server, type is: %d\n",buf.mtype);}#include "msgcom.h"main(){ /* 服务器进程*/struct msgtype buf;int qid;if((qid=msgget(MSGKEY,IPC_CREA T|0666))== -1)return(-1); /* 出错处理*/while(1){msgrcv(qid,&buf,512,1,MSG_NOERROR); /* 接收所有请求进程发送的消息*/printf("Server receive a request from process %d\n",buf.text);buf.mtype=buf.text; /* 将请求进程的标识数作为mtype的值，以便于请求进程识别*/msgsnd(qid,&buf,sizeof(int),IPC_NOWAIT|04000); /* 将消息发送给请求进程*/ }}3.3 共享内存#include <sys/types.h>#include <sys/ipc.h>#include <sys/sem.h>#include <sys/shm.h>#include <stdio.h>#define SHMKEY 18001 /* 共享内存关键字*/#define SHMKEY2 18002#define SIZE 1024 /* 共享内存长度*/#define SEMKEY1 19001 /* 信号灯组1关键字*/#define SEMKEY2 19002 /* 信号灯组2关键字*/#define SEMKEY3 19003 /* 信号灯组3关键字*/static void semcall(sid,op)int sid,op;{struct sembuf sb;sb.sem_num = 0; /* 信号灯编号0 */sb.sem_op = op; /* 信号灯操作数加1或减1 */sb.sem_flg = 0; /* 操作标志*/if(semop(sid,&sb,1) == -1)perror("semop"); /* 出错处理*/};int creatsem(key) /* 信号灯组创建及初始化程序*/key_t key;{int sid;union semun { /* 如sem.h中已定义，则省略*/int val;struct semid_ds *buf;ushort *array;} arg;if((sid=semget(key,1,0666|IPC_CREA T))==-1) /* 创建1个关键字为1的信号灯组,访问控制权限为0666 */perror("semget"); /* 出错处理*/arg.val=1; /* 初值为1 */if(semctl(sid,0,SETV AL,arg)==-1) /* 将信号灯组的第一个信号灯的初值置1 */perror("semctl"); /* 出错处理*/return(sid);}void P(sid)int sid;{semcall(sid,-1); /*对关键字为sid信号灯组值减1，相当于wait */}void V(sid)int sid;{semcall(sid,1); /*对关键字为sid信号灯组值加1，相当于signal */}main(){char *segaddr,*segaddr2;int segid,segid2,sid1,sid2,sid3;if((segid=shmget(SHMKEY,SIZE,IPC_CREA T|0666))==-1) /* 创建共享内存段*/perror("shmget"); /* 出错处理*/if((segid2=shmget(SHMKEY2,SIZE,IPC_CREA T|0666))==-1) /* 创建共享内存段2 */perror("shmget"); /* 出错处理*/segaddr=shmat(segid,0,0); /* 将共享内存映射到进程数据空间*/segaddr2=shmat(segid2,0,0); /* 将共享内存2映射到进程数据空间*/sid1=creatsem(SEMKEY1); /* 创建三个信号灯，初值为1 */sid2=creatsem(SEMKEY2);sid3=creatsem(SEMKEY3);P(sid2); /* 置信号灯2值为0，表示缓冲区1空*/P(sid3); /* 置信号灯3值为0，表示缓冲区2空*/if(!fork()){if(!fork()){while(1){ /* 子进程的子进程，接收和输出*/P(sid3);printf("Received from Parent: %s\n",segaddr2);printf("Received from Grandparent: %s\n",segaddr);V(sid1);}}while(1){ /* 子进程，输入和存储*/P(sid2);scanf("%s",segaddr2);V(sid3);}}while(1) { /* 父进程，输入和存储*/P(sid1);scanf("%s",segaddr);V(sid2);}}3.4 线程#include <pthread.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>int nthreads = 1; /* 线程执行函数，传入参数为线程序号，传出参数为项: (序号＋1) */ void *dowork (void *params){int j = *(int *)params;int term = j+1;*(int *)params = term;printf ("the thread [%d]: term =%d\n",j,term);}void main(int argc,char **argv){int i;pthread_t threads[100];int pthread_data[100];float mean = 0; /* 平均数*/float variance = 0; /* 方差*/if(argc==2)nthreads = atoi (argv[1]); /* 将命令行字符串参数转换为整数*/for (i=0; i<nthreads; i++) {pthread_data [i] = i ;pthread_create (&threads[i], NULL, dowork, &pthread_data[i]); /* 创建线程*/}for (i=0; i<nthreads; i++) {pthread_join (threads [i], NULL); /* 等待子线程结束，汇合结果*/mean += (float)pthread_data[i];}mean = mean / nthreads;for(i=0; i<nthreads; i++) {variance += (float)(pthread_data[i]-mean)*(pthread_data[i]-mean);}variance = variance / nthreads;printf("The total threads is %d\n",nthreads);printf("The mean = %f\n", mean);printf("The variance = %f\n",variance);}四、运行结果3.1 父子进程通信父进程向子进程发送的消息为函数system(“date”)即显示日期时间。
第4章进程同步与通信1）选择题（1）在操作系统中，P、V操作是一种_D__。
A. 机器指令B. 系统调用命令C. 作业控制命令D. 低级进程通信原语（2）若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有_B__等待进程。
A. 0个B. l个C. 2个D. 3个（3）在直接通信方式中，系统提供两条通信原语进行发送和接收，其中Send原语中参数应是_C_。
A. sender，messageB. sender，mailboxC. receiver，messageD. receiver，mailbox（4）下述那个选项不是管程的组成部分_A__。
A. 管程外过程调用管程内数据结构的说明B. 管程内对数据结构进行操作的一组过程C. 局部于管程的共享数据说明D. 对局部于管程的数据结构设置初值的语句（5）某通信方式通过共享存储区来实现，其属于_D__。
A. 消息通信B. 低级通信C. 管道通信D. 高级通信（6）用P、V操作管理临界区时，信号量的初值应定义为__C__。
A. -1B. 0C. 1D. 任意值（7）临界区是_B__。
A. 一个缓冲区B. 一段程序C. 一段共享数据区D. 一个互斥资源（8）信箱通信是一种_D__通信方式。
A. 直接通信B. 信号量C. 低级通信D. 间接通信（9）对于两个并发进程，设互斥信号量为mutex，若mutex=0则__A_。
A. 表示有一个进程进入临界区B. 表示没有进程进入临界区C. 表示有一个进程进入临界区，另一个进程等待进入D. 表示有两个进程进入临界区（10）对信号量S执行V操作后，下述选项正确的是_C__。
A. 当S小于等于0时唤醒一个阻塞进程B. 当S小于0时唤醒一个阻塞进程C. 当S小于等于0时唤醒一个就绪进程D. 当S小于0时唤醒一个就绪进程（11）在消息缓冲通信中，消息队列属于_A__资源。
A. 临界B. 共享C. 永久D. 可剥夺（12）在消息缓冲通信机制中，使用的临界资源是_D__。
第二章进程同步一、选择最合适的答案1. 用P、V操作管理临界区时，信号量的初值一般应定义为（）。
A.–1B.0C.1D.任意值2. 有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对一临界资源的互斥访问，则信号量的变化范围是（）。
A.1至–(m-1)B.1至m-1C.1至–mD.1至m3. 在下面的叙述中，正确的是（）。
A.临界资源是非共享资源B.临界资源是任意共享资源C.临界资源是互斥共享资源D.临界资源是同时共享资源4. 对进程间互斥地使用临界资源，进程可以（）A.互斥地进入临界区B.互斥地进入各自的临界区C.互斥地进入同一临界区D.互斥地进入各自的同类资源的临界区5. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝1时表示（）。
A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待B.没有一个进程进入临界区C.两个进程都进入了临界区D.两个进程都在等待6. 设两个进程共用一个临界资源的互斥信号量mutex，当mutex＝-1时表示（）。
A.一个进程进入了临界区，另一个进程等待B.没有一个进程进入临界区C.两个进程都进入了临界区D.两个进程都在等待7．当一进程因在记录型信号量S上执行P(S)操作而被阻塞后，S的值为（）。
A.>0B.<0C.≥0D.≤08．当一进程因在记录型信号量S上执行V(S)操作而导致唤醒另一进程后，S的值为（）。
A.>0B.<0C.≥0D.≤09．如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量上有（）个进程等待。
A.4B.3C.5D.010．若有4个进程共享同一程序段，而且每次最多允许3个进程进入该程序段，则信号量的变化范围是（）。
A. 3，2，1，0B. 3，2，1，0，-1C. 4，3，2，1，0D. 2，1，0，-1，-211．若信号S的初值为2，当前值为-1，则表示有( )个等待进程？A.0B.1C.2D.312．如果有三个进程共享同一互斥段，而且每次最多允许两个进程进入该互斥段，则信号量的初值应设置为（）。
第一章操作系统概论1、有一台计算机，具有IMB 内存，操作系统占用200KB ，每个用户进程各占200KB 。
如果用户进程等待I/O 的时间为80 % ，若增加1MB 内存，则CPU 的利用率提高多少？答：设每个进程等待I/O 的百分比为P ，则n 个进程同时等待刀O 的概率是Pn ，当n 个进程同时等待I/O 期间CPU 是空闲的，故CPU 的利用率为1-Pn。
由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4 个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80 % , 故：CPU利用率＝l-（80%)4 = 0.59若再增加1MB 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：cPu 利用率＝l-（1-80%)9 = 0.87故增加IMB 内存使CPU 的利用率提高了47 % :87 ％/59 ％=147 %147 ％-100 % = 47 %2 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A 先开始做，程序B 后开始运行。
程序A 的运行轨迹为：计算50ms 、打印100ms 、再计算50ms 、打印100ms ，结束。
程序B 的运行轨迹为：计算50ms 、输入80ms 、再计算100ms ，结束。
试说明（1 ）两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？( 2 ）程序A 、B 有无等待CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。
答：画出两道程序并发执行图如下：（1）两道程序运行期间，CPU存在空闲等待，时间为100 至150ms 之间（见图中有色部分）（2）程序A 无等待现象，但程序B 有等待。
程序B 有等待时间段为180rns 至200ms 间（见图中有色部分）3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。
试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。
完成三道程序共花多少时间？比单道运行节省了多少时间？若处理器调度程序每次进行程序转换化时lms , 试画出各程序状态转换的时间关系图。
习题 3 进程同步与通信一、选择题题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10答案A D D C B C A B A A题号11 12答案D C二、综合题1、答：临界资源也称独占资源、互斥资源，它是指某段时间内只充许一个进程使用的资源。
比如打印机等硬件资源，以及只能互斥使用的变量、表格、队列等软件资源。
各个进程中访问临界资源的、必须互斥执行的程序代码段称为临界区，各进程中访问同一临界资源的程序代码段必须互斥执行。
为防止两个进程同时进入临界区,可采用软件解决方法或同步机构来协调它们。
但是,不论是软件算法还是同步机构都应遵循下述准则:①空闲让进。
②忙则等待。
③有限等待。
④让权等待。
2、答：忙等待意味着一个进程正在等待满足一个没有闲置处理器的严格循环的条件。
因为只有一个CPU 为多个进程服务，因此这种等待浪费了CPU 的时钟。
其他类型的等待：与忙等待需要占用处理器不同，另外一种等待则允许放弃处理器。
如进程阻塞自己并且等待在合适的时间被唤醒。
忙等可以采用更为有效的办法来避免。
例如：执行请求（类似于中断）机制以及PV 信号量机制，均可避免“忙等待”现象的发生。
3、答：在生产者—消费者问题中，Producer 进程中P（empty）和P(mutex)互换先后次序。
先执行P(mutex)，假设成功，生产者进程获得对缓冲区的访问权，但如果此时缓冲池已满，没有空缓冲区可供其使用，后续的P（empty）原语没有通过，Producer 阻塞在信号量empty 上,而此时mutex 已被改为0，没有恢复成初值1。
切换到消费者进程后,Consumer 进程执行P（full）成功，但其执行P（mutex）时由于Producer 正在访问缓冲区，所以不成功，阻塞在信号量mutex 上。
生产者进程和消费者进程两者均无法继续执行，相互等待对方释放资源，会产生死锁。
在生产者和消费者进程中，V 操作的次序无关紧要，不会出现死锁现象。
4、答：5、答：设信号量sp 用于控制对盘子的互斥操作，信号量sg1 用于计数，表示盘子中的苹果数目，信号量sg2 用于计数，表示盘子中的桔子数目。
Semaphore sp=1,sg1=0,sg2=0dad(){while(1){ prepare an apple;p(sp);put an apple on the plate;v(sg2);}}mom(){while(1){prepare an orange;p(sp);put an orange on the plate;v(sg1);}}son(){while(1){p(sg1);take an orange from the plate;v(sp);eat the orange;}}daughter(){while(1){p(sg2);take an apple from the plate;v(sp);eat the apple;}}6、答：本题是生产者-消费者问题的一个扩展，P1 是生产者，生产的产品分为两种，P2、P3 是消费者，分别消费这两种产品。
（1）缓冲区是一互斥资源，每次只允许一个进程进入，所以设互斥信号量mutex，其初始值为1。
（2）P1、P2 因为奇数的放置与取用而同步，设该信号量为odd，初始值为0；P1、P3 因为偶数的放置与取用而同步，设该信号量为even，初始值为0,P1、P2、P3 因为共享缓冲区，设同步信号量为empty,初始值为N。
semaphore mutex=1,odd=0,even=0,empty=Nmain()cobegin{Process P1while(true){ number=produce();P(empty);P(mutex);put();V(mutex);if number%2==0V（even）;elseV（odd）;}Process P2while(true){ P(odd);P(mutex);getodd();V(mutex);V（empty）;countodd();}Process P3while(true){ P(even);P(mutex);geteven();V(mutex);V（empty）;counteven();}}coend7、答：Semaphore max; //初始n+1，表示理发店可以容纳的总人数Semaphore chair; //初始n，空闲的椅子Semaphore barber; //初始1，表示理发椅空闲Semaphore finished; //初始0，表示一次理发结束Semaphore ready; //初始0，表示客人准备就绪Customer:While(1){wait(max);wait(chair);wait(barber);signal(chair);signal(ready);… barbered…wait(finished);signal(max);}Barber:While(1){wait(ready);… barbering…signal(finished);signal(barber);}8、答：本题是生产者-消费者问题的变形。
两个生产车间为生产者进程，分别生产A、B 两种配将；装配车间为消费者，把A、B 两种产品组装成产品。
F1 和F2 为容量是10 的缓冲池，需互斥访问。
逐一分析本题中需要同步和互斥的地方，定义信号量及其初值：（1）mutex1 用于货架F1 的互斥访问，初值为1；（2）mutex2 用于货架F2 的互斥访问，初值为1；（3）empty1 和full1 用于生产A 零件车间和装配车间之间的同步制约关系。
F1 最多可以放10 个A 零件，所以empty1 为10；开始时F1 中没有A 零件，full1 的初值为0。
（4）empty2 和full2 用于生产B 零件车间和装配车间之间的同步制约关系。
F2 最多可以放10 个A 零件，所以empty2 为10；开始时F2 中没有B 零件，full2 的初值为0。
A 车间的工作过程的伪代码描述为：while(1){生产一个产品A；P（empty1）；P（mutex1）;将产品A 存放到货架F1 上；V（mutex1）；V（full1）；}B 车间的工作过程的伪代码描述为：while（1）{生产一个产品B；P（empty2）；P（mutex2）;将产品B 存放到货架F2 上；V（mutex2）；V（full2）；}装配车间的工作过程伪代码描述为：while(1){P（full1）；P（mutex1）；从货架F1 上取一个A 产品；V（mutex1）；V（empty1）；P（full2）；P（mutex2）；从货架F2 上取一个B 产品；V（mutex2）；V（empty2）；将取得的A 产品和B 产品自组装成产品；}9、答：本题中中共有三类进程，他相当于机房管理员进程guard，学生进程student 和教师进程teacher。
相应的信号量和各个进程描述如下：semaphore computer=2m; /*对应于计算机的资源信号量*/semaphore student=0; /*对应于欲进入机房的学生*/semaphore enter=0; /*用来控制学生是否可进入机房*/semaphore finish=test=0; /*用来同步学生和教师——教师须检查实习完毕的学生*/ student_i(){ /*i=1,2,···2n*/V(student); /*激活管理员，有学生到达，要进入机房实验*/P(enter); /*等待管理员激活进入机房*/进入机房上机实习；V（finish）； /*激活教师已经做完实验*/P(test); /*等待教师检查作业*/离开机房；V（computer）； /*所占用的计算机变为空闲*/}guard(){int i;for(i=0;i++;i<n){P(computer); /*等待有两个空闲计算机*/P(computer);P(student); /*等待有两个学生达到*/P(student);V(enter); /*激活两个等待进入机房的学生*/V(enter);}}teacher(){int i;for(i=0;i++;i<n){P（finish）; /*等待两个学生完成实验*/P(finish);检查两个学生的实习结果；V（test）； /*检查完后，激活两个学生检查完毕，可以离开机房*/V(test);}}10 答：本题有两个临界资源：一个是出入口，另一个是博物馆。
本题需要定义两个信号量semaphore empty=500;semaphore mutex=1;cobegin参观者进程i;{ …P(empty);P(mutex);进门；V(mutex);参观；P(mutex);出门；V(mutex);V(empty);…}Coend;11、答：虽然信号量机制是一种有效的进程同步机制，但其存在以下缺点：①信号量的P、V 操作由用户在各个进程中分散使用，使用不当容易造成死锁，增加了用户编程负担。
②信号量机制涉及多个程序的关联内容，程序代码可读性差。
③使用信号量机制不利于代码的修改和维护，程序模块独立性差，任一变量或一段代码的修改都可能影响全局。
④信号量机制的正确性很难保证。
管程由四部分组成：①管程的名称；②局部于管程内部的共享数据结构说明；③对该数据结构进行操作的一组过程；④对管程内部共享数据设置初始值的语句。
12、答：管程与进程不同，主要体现在以下方面：①定义的数据结构及其在数据结构上进行的操作不同。
进程定义的是私有数据结构，主要对数据进行处理运算；管程定义的是公共数据结构，主要进行同步和初始化操作。
②目的不同。
进程在于实现系统的并发性，管程是为解决共享资源的互斥使用。
③进程通过调用管程中的过程实现对共享数据结构的操作，进程为主动工作方式，管程为被动工作方式。
④进程之间能并发执行，而管程则不能与调用进程并发执行。
⑤进程具有动态性，而管程则是操作系统中一个资源管理模块，供进程调用。
13、答：高级通信机制可分为三大类：1．共享存储器系统共享存储器系统中相互通信的进程间共享某些数据结构或存储区，彼此能够通过这些空间进行通信。
2．消息传递系统进程间的数据交换常以格式化的消息为单位。
在计算机网络中，又把消息称为报文。
程序员直接利用系统提供的一组通信命令进行通信。
消息传递系统按实现方式分成两种。
3．管道通信所谓“管道”是指用于连接一个读进程和一个写进程以实现它们之间通信的一个共享文件。
向管道(共享文件)提供输入的发送进程(即写进程)以字符流形式将大量的数据送入管道；接受管道输出的接收进程(即读进程)从管道中接收(读)数据。
