操作系统指导应用题2(解答)

1. 设有一台计算机，有两条I/O 通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。

卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区B1中，加工处理后在搬到缓冲区B2中，并在打印机上印出，问： ①系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？ ②这些进程间有什么样的相互制约关系？ ③用P 、V 操作写出这些进程的同步算法。

解：①系统可设三个进程来完成这个任务：R 进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入到缓冲区B1中；C 进程负责从缓冲区B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2中；P 进程负责从缓冲区B2中取出信息，并在打印机上印出。

②R 进程受C 进程影响，B1放满信息后R 进程要等待——等C 进程将其息全部取走，才能继续读入信息；C 进程受R 进程和P 进程的约束：B1息放满后C 进程才可从中取出它们，且B2被取空后C 进程才可将加工结果送入其中；P 进程受C 进程的约束：B2息放满后P 进程才可从中取出它们,进行打印。

③信号量含义及初值：B1full —— 缓冲区B1满，初值为0；（B1full ＝1表示B1满） B1empty ——缓冲区B1空，初值为1；（B1empty ＝1表示B1空） B2full —— 缓冲区B2满，初值为0；（B2full ＝1表示B21满） B2empty ——缓冲区B2空，初值为1；（B2empty ＝1表示B2空）R 进程 C 进程 P 进程2、现有一个作业，在段式存储管理的系统中已为其主存分配，建立的段表容如下：计算逻辑地址（2，15），（0，60），（3，18）的绝对地址是多少？ 注：括号中第一个元素为段号，第二个元素为段地址。

解：段式存储管理的地址转换过程为：（1）根据逻辑地址中的段号查段表的相应栏目；（2）根据段地址<段长度，检查地址是否越界；（3）若不越界，则绝对地址=该段的主存起始地址+段地址。

逻辑地址（2，15）查段表得段长度为20，段地址15<20，地址不越界，段号2查表得段首地址为480，于是绝对地址为480+15=495。

逻辑地址（0，60）查段表得段长度为40，段地址60>40，地址越界，系统发出“地址越界”中断。

逻辑地址（3，18）查段表得段长度为20，段地址18<20，地址不越界，段号3查表得段首地址为370，于是绝对地址=370+18=388。

3．若干个等待访问磁盘者依次要访问的柱面为20，44，40，4，80，12，76，假设每移动一个柱面需要3毫秒时间，移动臂当前位于40号柱面，请按下列算法分别计算为完成上述各次访问总共花费的寻找时间。

（1）先来先服务算法；（2）最短寻找时间优先算法。

解（1）3毫秒×292=876毫秒（2）3毫秒×120=360毫秒（注：各算法使移动臂的移动次序和移动的柱面数如下：（1）40 → 20 → 44 → 40 → 4 → 80 → 12 → 76（20）（24）（4）（36）（76）（68）（64）共移动292柱面（2）40 → 44 → 20 → 12 → 4 → 76 → 80（4）（24）（8）（8）（72）（4）共移动120柱面4．某系统中有10台打印机，有三个进程P1，P2，P3分别需要8台，7台和4台。

若P1，P2，P3已申请到4台，2台和2台。

试问：按银行家算法能安全分配吗？请说明分配过程。

解：系统能为进程P3分配二台打印机。

因为尽管此时10台打印机已分配给进程P1 4台，P22台和P34台，全部分配完，但P3已分配到所需要的全部4台打印机，它不会对打印机再提出申请，所以它能顺利运行下去，能释放占用的4台打印机，使进程P1，P2均可能获得乘余的要求4台和5台，按银行家算法是安全的。

5．用PV操作解决读者写者问题的正确程序如下：begin S, Sr: Semaphore; rc: integer;S:=1; Sr:=1; rc:=0;cobegin PROCESS Reader i ( i=1,2…)begin P(Sr)rc:=rc+1;if rc=1 then P(S);V(Sr);read file;P(Sr);rc:=rc-1if rc=0 thenV(S);V(Sr);end ;PROCESS Writer j (j=1,2…)begin P(S);Write file;V(S)end;coend ;end;请回答：（1）信号量 Sr的作用；（2）程序中什么语句用于读写互斥，写写互斥；（3）若规定仅允许5个进程同时读怎样修改程序？解（1）Sr用于读者计数rc的互斥信号量；（2）if rc=1 then P（S）中的P（S）用于读写互斥，写者进程中的P（S）用于写写互斥，读写互斥。

（3）程序中增加一个信号量S5，初值为5，P（S5）语句加在读者进程P（Sr）之前，V（S5）语句加在读者进程第2个V（Sr）之后。

6. 判断下面的同步问题的算法是否正确？若有错，请指出错误原因并予以改正。

设A、B两进程共用一个缓冲区Q，A向Q写入信息，B则从Q读出信息，算法框图如图所示。

B向Q写入信息 P(S)V(S) 从Q读出信息注：信号量S的初值为0解：这个算法不对。

因为A、B两进程共用一个缓冲区Q，如果A先运行，且信息数量足够多，那么缓冲区Q中的信息就会发生后面的冲掉前面的，造成信息丢失，B就不能从Q中读出完整的信息。

进行改正：A、 B两进程要同步使用缓冲区Q。

为此，设立两个信号量：empty表示缓冲区Q为空，初值为1；full表示缓冲区Q为满，初值为0。

算法框图如图所示。

向Q从Q7.有三个用户进程A、B和C，在运行过程中都要使用系统中的一台打印机输出计算结果。

(1)试说明A、B、C进程之间存在什么样的制约关系？(2)为保证这三个进程能正确地打印出各自的结果，请用信号量和P、V操作写出各自的有关申请、使用打印机的代码。

要求给出信号量的含义和初值。

解：(1) A、B、C三个进程之间存在互斥的制约关系。

因为打印机属于临界资源，必须一个进程使用完之后另一个进程才能使用。

（2）mutex：用于互斥的信号量，初值为1。

各进程的代码如下：进程A 进程B 进程C... … ...... … ...P(mutex) P(mutex) P(mutex)申请打印机申请打印机申请打印机使用打印机使用打印机使用打印机V(mutex) V(mutex) V(mutex)………8. 假定在某移动臂磁盘上，刚刚处理了访问75号柱面的请求，目前正在80号柱面读信息，并且有下述请求序列等待访问磁盘：请求序列： 1 2 3 4 5 6 7 8欲访问柱面号： 160 40 190 188 90 58 32 102试用：(1)电梯调度算法(2)最短寻找时间优先算法分别列出实际处理上述请求的次序。

解(1)电梯调度算法:由”刚刚处理了访问75号柱面的请求，目前正在80号柱面读信息”可知:初始磁头前进的方向是:”从小到大”所以:处理次序为：5 8 1 4 36 2 790 102 160 188 190 58 40 32(2)最短寻找时间优先算法:处理次序为：5 86 27 1 4 390 102 58 40 32 160 188 1909. 有三个进程P1，P2和P3并发工作。

进程P1需用资源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)为保证进程正确工作，应采用怎样的资源分配策略?为什么?解：(1)可能会发生死锁例如：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都要等待，这是循环等待。

(或进程在等待新源时均不释放已占资源)(2)可有几种答案：A.采用静态分配由于执行前已获得所需的全部资源，故不会出现占有资源又等待别的资源的现象(或不会出现循环等待资源现象)。

或B.采用按序分配不会出现循环等待资源现象。

或C.采用银行家算法因为在分配时，保证了系统处于安全状态。

10.某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则厅外的购票者可立即进入，否则需在外面等待。

若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题：(1)用PV操作管理这些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。

(2)根据所定义的信号量，把应执行的PV操作填入下述方框中，以保证进程能够正确地并发执行。

COBEGIN PROCESS )begin ；进入售票厅；购票；退出；end；COEND(3)若欲购票者最多为n个人，写出信号量可能的变化围(最大值和最小值)。

解(1)定义一信号量S，初始值为20。

意义：S>0 S的值表示可继续进入售票厅的人数S=0 表示售票厅中已有20名顾客(购票者)S<0 |S|的值为等待进入售票厅的人数(2)上框为P(S) 下框为V(S)(3)S的最大值为20 S的最小值为20－n注：信号量的符号可不同(如写成t)，但使用时应一致(即上述的s全应改成t)。

11．有两个进程P1和P2，它们执行的过程如下：P1: 10秒CPU操作、20秒I/O操作（设备1）、5秒CPU操作、10秒I/O操作（设备2）、5秒CPU操作、结束P1: 15秒I/O操作（设备1）、10秒CPU操作、15秒I/O操作（设备2）、10秒CPU操作、结束（1）如果进程P1和P2顺序执行，请画出进程P1和P2执行情况图；（2）如果进程P1和P2并发执行，请画出进程P1和P2执行情况图；（3）分别计算在（1）和（2）情况下，CPU的利用率、设备1和设备2的利用率。

解：(1) P1和P2顺序执行P1:0 10 30 35 45 50P2:50 65 75 90 100(2) P1和P2并发执行0 10 15 25 35 40 50 55(3) 在情况（1）下，CPU的利用率=40/100=40% 设备1的利用率=35/100=35%设备2的利用率=25/100=25%在情况（2）下，CPU的利用率=40/55=73% 设备1的利用率=35/55=64%设备2的利用率=25/55=45%12．一个程序P2K，存在以下的页表：页框号有效位12 13 10 10 02 115 10 08 1其中，有效位＝1请将虚地址0x060C，0x1502，0x1d71，0x2c27，0x4000转换为物理地址。

答：用户地址空间共用14bit表示.围为:0x0000~0x3FFF.超过这个围即为”越界”0x060C：1548+12*2048=0x660C 0x1502：0x6502 0x1d71：缺页0x2c27：0x1427 0x4000：越界13．有一个文件系统，根目录常驻存，目录文件采用式，每个磁盘块存放10个下级文件的描述，最多存放40个下级文件(最多涉及到4个盘块)，若下级文件为目录文件，则上级目录指向该目录文件的第一块，否则指向普通文件的文件控制块。