习题解析5月21日

操作系统中所谓的”虚拟“，是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上 的对应物，相应的用于实现虚拟的技术称为虚拟技术。在操作系统中利用了多种虚拟技 术分别用来实现虚拟处理机、虚拟内存、虚拟外设和虚拟信道等。虚拟的实现主要是通 过分时技术，例如，多道程序系统中，通过分时技术来实现虚拟处理机；将一台物理处 理机虚拟为多台逻辑上的处理机，是靠多道程序分时地使用同一台物理处理机来实现的。 微观上，该处理机在每一时刻只运行一道程序，它们分时地运行；然而在宏观上，系统 中确有几道程序在同时运行，从而给用户的感觉是系统中同时同时有多台处理机在为其 中的每一道程序服务，显然用户所感觉到的处理机并不实际存在。
习题选讲与解析
一、选择题 1.在计算机系统中配置操作系统的主要目的是（A）。操作系统的主要功能是管理 计算机系统中的（B），其中包括（C）、（D），以及文件和设备。这里的（C）管 理主要是对进程进行管理。 A：（1）增强计算机系统的功能；（2）提高系统资源的利用率；（3）提高系统的运 行速度；（4）合理组织系统的工作流程，以提高吞吐量。 B：（1）程序和数据；（2）进程；（3）资源；（4）作业；（5）软件；（6）硬件。 C，D：（1）存储器；（2）虚拟存储器；（3）运算器；（4）处理机；（5）控制器。 A:2 B:3 C:4 D:1
天津大学 T M L
K S 南开大学
解答：对于两个方向的自行车，我们用两个进程bikeT2N和bikeN2T来表示。 BikeT2N为从天津大学向南开大学行驶的自行车，bikeN2T为从南开大学向天 津大学行驶的自行车。其控制流程如下：
BEGIN
Integer T2N,N2T，L，M，K； T2N：＝1；N2T：＝1； L：＝1；K：＝1；M：＝2; BEGIN PROCEDURE bikeT2N() P(T2N)； P（L）； go through T to L ; P(M); Go into M ; V(L); P(K); K go through K to S ; S V(M); V(K); 南开大学 V(T2N);
试从交互性、及时性以及可靠性三个方面，比较分时系统与实时系统。P11
已知一个求值公式（A2+3B）/(B+5A),若A,B已赋值，试画 出该公式求值过程的前趋图，并用信号量解决公式的求解过程。 开始 S1:x1=A*A S2:x2=3*B S3:x3=5*A S1 S4:x4=x1+x2 S5:x5=B+x3 S4 S6:x6=x4/x5 结束 S5 S2 S3

mutex1:=1; mutex2:=1; empty:=10; full:=0; count:=3; cobegin 老和尚取水： 小和尚打水: begin begin L2:P(full); L1:P(empty); P(count); P(count); P(mutex2); P(mutex1); 从缸中取水； 从井中取水； V(mutex2); V(mutex1); V(empty); P(mutex2); V(count); 送入水缸； Goto L2 V(mutex2); end; V(count); coend. V(full); Goto L1: end;
S6
struct semaphore a,b,c,d,e,=0,0,0,0,0; cobegin {S1;V(a);} {S2;V(b);} S1 S2 {S3;V(c) ;} b c {P(a);P(b);S4;V(d)} a {P(c);S5;V(e);} S4 S5 {P(d);P(e);S6);} e d coend S6
6.在3.X版本以前的MS－DOS是（A）操作系统，Windows95是（B）操作系统，WindowsXP是（C） 操作系统，它们都是由（D）开发的。 A，B，C：（1）单用户单任务；（2）单用户多任务；（3）多用户单任务；（4）多用户多任务。 D：（1）IBM公司；（2）Microsoft公司；（3）Microsoft和IBM联合；（4）Bell实验室；
3.在设计分时操作系统时，首先要考虑的是（A）；在设计批处理操作系统时，先 要考虑的是（B）；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（C）。 A，B，C：（1）灵活性和可适应性；（2）交互性和响应时间；（3）周转时间和 系统吞吐量；（4）实时性和可靠性。 A:2 B:3 C:4
4.分时系统的响应时间（及时性）主要是根据(A)确定的，而试试系统的响应时间 则是由（B）确定的。 A，B：（1）时间片大小；（2）用户数目；（3）计算机运行速度；（4）用户所能 接受的等待时间；（5）控制对象所能接受的时延；（6）实时调度。
该题是生产者消费者的变形，可以认为一个消费 者（装配工人）同两个生产者（A，B车间）互 斥试用两个缓冲区（F1，F2），可设mutex1， mutex2（初值为1）控制进程对F1，F2的互斥 操作，另设empty1，empty2（初值均为10）， full1，full2（初值均为0）。过程如下：
2.操作系统有多种类型：允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（A）； 允许多个用户将若干个作业提交给计算机系统集中处理的操作系统称为（B）；在 （C）的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并做出响应；在IBM －PC机上的操作系统称为（D）。 A，B，C，D：（1）批处理操作系统；（2）分时操作系统；（3）实时操作系统；（4） 微机操作系统；（5）多处理机操作系统。 A:2 B:1 C:3 D:4
天津大学
T M L
PROCEDURE bikeN2T() P(N2T); P(K); go through S to K; P(M); go into M ; V(K); P(L); go through L to T; V(M); V(L); V(N2T); END
某工厂有两个生产车间，两个生产车间分别生产A，B 两种零件，装配车间的任务是把A，B两种零件组装成 产品。两个生产车间每生产一个零件后都要分别把它 们送到装配车间的货架F1，F2上，F1存放零件A，F2 存放零件B，F1和F2的容量均为可以存放10个零件。 装配工人每次从货架上取一个A零件和一个B零件然后 组装成产品。请用PV操作进行正确管理。
A:4 B:5
5.采用（A）结构时，将OS分成用于实现OS最基本功能的内核和提供各种服务的服 务器两个部分。通常，下列模块中必须包含在操作系统内核中的是（B）模块。 A：（1）整体式；（2）模块化；（3）层次式；（4）微内核。 B：（1）内存分配；（2）中断处理；（3）文件处理；（4）命令处理。 A:4 B:2
void conductor(void) { while(TRUE){ 上、下乘客；关车门； V(s2); 售票； P(s1); 开车门;上、下乘客;} } coend
struct semaphore s1,s2=1,0; cobegin void driver(void) { while(TRUE){ P(s2); 启动车辆; 正常行车; 到站停车; V(s1);} } void conductor(void) { while(TRUE){ P(s1); 开车门; 上、下乘客; 关车门; V(s2); 售票；} } coend
S3
吃水果问题 问题描述：桌上有一只盘子，每次只能放一个水果，爸爸专向盘中放苹果，妈妈专向盘 中放桔子，儿子专等吃盘里的桔子，女儿专等吃盘里的苹果。只要盘子空，则爸爸或妈 妈可向盘中放水果，仅当盘中有自己需要的水果时，儿子或女儿可从中取出，请给出四 人之间的同步关系，并用P、V操作实现四人正确活动的程序。 struct semaphore s,sp,so=1,0,0; cobegin void father (void) { while(TRUE){ have an apple; P(s); put an apple; V(sp); } } void mother (void) { while(TRUE){ have an orange; P(s); put an orange; void son (void) { while(TRUE){ P(so); get an orange; V(s); eat an orange;} } void daught (void) { while(TRUE){ P(sp); get an apple; V(s); eat an apple;} } coend
某寺庙，有小和尚和老和尚若干，有一个水缸，由小和尚 提水入缸供老和尚饮用。水缸可以容纳10桶水，水取自同一口 井中，由于水井口窄，每次只能容纳一个水桶取水。水桶总数 为3个。每次入水、取水仅为一桶，且不可同时进行。试给出 有关取水、入水的算法描述。 应首先考虑清楚本题需要几个进程。从井中取水后向缸中倒 水此为连续动作，可算同一进程，从缸中取水为另一进程。在考 虑信号量，有关互斥的资源有水井（一次仅一个水桶进出），水 缸（一次如水取水时均为一桶），分别为之设置信号量 mutex1,mutex2控制互斥；另有同步问题存在：三个水桶无论 从井中取水还是入出水缸都是一次一个，应为之设信号量count， 抢不到水桶的进程只好等待；还有水缸满时，不可入水，设信号 量empty,控制入水量，水缸空时不可出水，设信号量full,控制出 水量。
在南开大学和天津大学之间有一条弯曲的小路， 其中从S到T一段路每次只允许一辆自行车通过， 但中间有一个小的“安全岛”M（同时允许两辆自 行车停留），可供两辆自行车已从两端进入小路 情况下错车使用，如图所示。试设计一个算法来 使来往的自行车均可顺利通过。

天津大学 T K M L
S 南开大学
本题是一个利用P、V操作控制一个任务流程的问题。这类问题较常见。 分析的时候主要是列出所需控制的对象，以及其控制关系，对于本题来说， 所需控制对象，以及其控制关系。对于本题来说，所需控制的对象是由 T到 L这一段路的使用，由S到K这一段路的使用以及M这个“安全岛”的使用。 路段T至L及路段S至K同时只允许一个进程（一辆自行车）使用，对于它们， 我们可以分别用3个信号量来管理。最后，由于同时最多只能由一个方向的 一辆自行车通过（两个方向共两辆自行车），因此，对每个方向上的自行车 还应用一个信号量来控制对临界资源的访问。