操作系统概念(第七版_翻译版)复习题

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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。  进程调度与死锁7:设某系统进程的状态有创建状态、运行状态、阻塞状态、延迟状态和完成状态。试画出系统的进程状态变迁图,并说明状态变迁可能的原因。  进程调度与死锁8:一个计算机系统中拥有6台打印机,现有N个进程竞争使用,

每个进程要求两台,试问,N的值如何选取时系统中绝对不会出现死锁?为什么? (三) 存管理

 存管理1:在分页存储管理系统中,存取一次存的时间是8us,查询一次快表的时间是1us,缺页中断的时间是20us,假设页表的查询与快表的查询同时进行 。当查询页表时,如果该页在存但快表中没有页表项,系统将自动把该页页表项送入快表。 (1) 求对某一数据进行一次次存取可能需要的时间? (2) 现连续对同一页面上的数据进行4次连续读取,求每次读取数据可能需要的时间?

 存管理2:若在一分页存储管理系统中,某作业的页表如下所示。已知页帧大小为1024字节,试将逻辑地址1011,2148,3000,5012转化为相应的物理地址(注:此处块号即为页帧号)。

页号 块号 0 1 2 3 2 3 1 6  存管理3:假设一个请求分页系统具有一个平均访问和传输时间为20ms的分页磁盘。地址转换时通过在主存中的页表来进行的,每次存访问时间为1s。为了提供性能,加入一个快表,当页表项在快表中,可以减少存的访问次数。假设80%的访问发生在快表汇总,而且剩下中的10%会导致页错误,存的有效访问时间是多少?(假设快表的查找时间可以忽略)

 存管理4:假设有下面也引用序列1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6. LRU页面置换算法会导致多少次页错误?假设存帧数分别为2,3,4

 存管理5:有一计算机系统,存容量为512K,辅存容量为2G,逻辑地址形式如下: 段号 段地址 29 20 19 0 求其虚拟存储器的实际容量?  存管理6:有这样一种页面置换算法,它给每一个存块(块与页大小相等)设置一个计数器,以计数曾经装入过该块的页面数。当需要置换一个页面时,该算法总是将其计数值最小的那个块的页面换掉,当有多个最小值时,按FIFO执行。若某进程分得4个存块,现对1、2、3、4、5、3、4、1、6、7、8、7、8、9、7、8、9、5、4、5、4、2,页面引用串,解答如下问题: (1) 求在上述算法下的页面错误数; (2) 求在最优置换算法下的页面错误数。

(四) 文件系统  文件系统1:设想一个在磁盘上的文件系统的块大小为512B,假设每个文件的信息已经在存中。对三种分配方法:连续分配、分配(假设指针占1个字节)和索引分配,假设文件的线性逻辑地址从0开始线性增长,分别回答下面的问题: (1) 逻辑地址到物理盘块地址的映射是怎样进行的?(对于索引分配,假设文件总是小于512Blocks) (2) 假设现在处于盘块10,现在想访问盘块4,那么必须从磁盘上读多少个物理块?