操作系统复习考试第4章 调度与死锁 复习题

A. 银行家算法 C. 死锁检测法 答：B B. 资源有序分配法 D. 资源分配图化简法
11、某系统有3个并发进程，都需要同 类资源4个，试问该系统不会发生死锁的 最少资源数是多少？ 答：最少要10个。 由于各进程最大需求量之和要小于“进 程数+资源数” 3+x>12 X>9 所以最少要10个资源。
18（续）
A ll oc at i on 0 01 2 1 42 0 1 35 4 0 63 2 0 01 4 M ax 0 01 2 1 75 0 2 35 6 0 65 2 0 65 6 N ee d 0 00 0 0 33 0 1 00 2 0 02 0 0 64 2 A va il ab l e 1 10 0
16、
在一个实际的计算机系统中，资源可以更新和增减，进 程可以创建和撤销。如果系统用banker算法处理死锁，那么， 在什么情况下，下列改变可以安全地进行而不会引起死锁发 生? (1)增加Available(增添新资源)； (2)减少Available(资源永久性地从系统中删除)： (3)增大Max(对一进程而言，它可能希望更多的资源)； (4)减少Max(一进程决定不需要那么多资源)； (5)增加进程数； (6)减少进程数。
解：在本题中，当两个进程都执行完第一步后，即进 程P1和P2都申请到一个R1资源以后，系统进入不安 全状态。随着两个进程的向前推进，无论哪个进程 执行完第2步，系统都将进入死锁状态。可能到达的 死锁点是：进程P1占有一个单位的R1类资源及一个 单位的R2类资源，P2占有一个单位的R1类资源，此 时系统已经没有空闲资源，而两个进程都在保持已 占有的资源不释放的情况下继续申请资源，从而造 成死锁。或者是进程P2占有一个单位的R1类资源及 一个单位的R2类资源，P1占有一个单位的R1类资源， 此时系统已经没有空闲资源，而两个进程都在保持 已占有的资源不释放的情况下继续申请资源，从而 造成死锁。 假定进程P1成功执行了第二步，则死锁点的资源 分配图如下所示：
如果这个系统中发生了死锁，那么一方面m个资源应该 全部分配出去，即
15（续）
alloc(1)+ alloc(2)+..+ alloc(n) = m
另一方面所有进程将陷入无限等待状态。上述两式得知
need(1)+need(2)+...+need(n)< n
上式表示死锁发生后，n个进程还需要的资源量之和小 于n，这意味着此刻至少存在一个进程， need(i)=0， 即它已经获得全部的资源。既然进程已经获得了它所 需要的全部资源，那么它就能执行完成并释放占有的 全部资源，这与前面的假设矛盾，所以系统不会出现 死锁。
7、处理死锁有哪几种基本方法？
答：用于处理死锁的方法主要有： 1．预防死锁：静态方法。在进程执行前采取的措施，
通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件 之一，防止发生死锁。
2．避免死锁：动态的方法：事先不采取任何限制措施
来破坏产生死锁的必要条件，而是在进程执行过程中采取 的措施，在进程申请资源时用某种方法去防止系统进入不 安全状态，从而避免发生死锁。 （如银行家算法）。
P1
R1
R2
P2
死锁点资源分配图
21、生产者-消费者问题中，如果对调生产者进程中的两个
P操作和两个V操作，则可能发生什么情况？
解：生产者-消费者的同步问题中，如果对调生产者进程中的两个P操作 和两个V操作，那么生产者和消费者的进程分别描述如下：
producer() consumer() { while(生产未完成) { while(还要继续消费) { { 生产一个产品； P(mutex); P(full); p(empty); p(mutex); 送一个产品到有界缓冲区； 从有界缓冲区中取产品； V(full); V(mutex); V(mutex); V(empty); } } } }



由于V操作是释放资源，所以对调V操作的次序无关紧要。而对 调P操作的次序可能导致死锁。 因为对调P操作的次序后，有可能出现这样一种特殊情况：在 某一时刻缓冲区中已经装满了产品，且缓冲区中无进程工作 （这时信号量full=n,empty=0,mutex=1），若系统此时调度 生产者进程运行，生产者生产了一个产品，它执行P(mutex)并 顺利进入临界区（进入临界区后，mutex=0），随后它执行 P(empty)时因没有空缓冲单元而受阻等待，等待消费者进程进 入缓冲区取走产品后释放出缓冲单元；而消费者进程执行P(full) 后再执行P(mutex)的时候，因缓冲区被生产者进程占据而无法 进入。 这样，就形成生产者在占有临界资源的情况下，等待消费者进 程取走产品，而消费者进程又无法进入临界区取走产品的僵局， 此时两进程陷入死锁。
22
22、假设就绪队列中有10个进程，系统将时 间片设为200ms，CPU进行进程切换要花费 10ms，试问系统开销所占的比率约为多少？
答：因就绪队列中有10个进程，它们将以时间片轮转 的方式使用CPU，时间片长度为200ms。当一个时 间片用完时，调度进程将当前运行进程设置为就绪 状态并放入就绪队列尾，再从就绪队列队首选择进 程投入运行，这一过程（进程切换）要花费时间 10ms。因此系统开销所占比率为： 10/（200+10）=4.8%
15、
假设系统中有m个同类资源，并被n个进程所 共享，进程每次只申请或释放一个资源，如果 (1)每个进程至少需要一个资源，且最多不超过 m个资源，即对i=1，2，…，n，有0<Need<=m。 (2)所有最大需求量之和小于m+n。 证明该系统不会发生死锁。
证： 依题意 max(1)+max(2)+...+max(n)< m+n (由条件(2)知)
第四章 调度与死锁
复习思考题
1、分时操作系统中，进程调度 通常采用什么算法？
答：分时操作系统通常采用时间片轮转 法的调度算法。
2、一个作业从提交开始直到完成，
往往要经历哪几级调度？
答：要经历下述三级调度：高级调度、 低级调度、中级调度。
3、说出四种常用的调度算法
答：常用的调度算法有： （1）先来先服务调度算法 （2）（进程）优先级调度算法 （3）时间片轮转调度算法 （4）多级反馈队列调度算法
17、 考虑下图所示的交通死锁情况。
（1）说明图中导致死锁的四个必要条件成立。 （2）提出一个避免死锁的规则。
交通死锁图
17（续）
解 (1)此例中导致死锁的四个条件成立： ①互斥。每条道路只能被一辆车占用。 ②占用并等待．每辆车都占用了一段道路，并等待其 前方的道路被释放。 ③非抢占。资源不可抢占。单行线，汽车不能抢路超 车。 ④循环等待。每辆车都等待着前方的汽车把路让出来， 且形成了一个环路。 (2)在每个十字路口设置红绿灯，当南北方向的路通车 时，东西方向的路上汽车等待．反之亦然。
18、
考虑下表所示的系统瞬时状态，利用banker算法回答下面的问 题： (1)数组Need的内容是什么? (2)该系统处于安全态吗?若是，给出一安全序列。 (3)若进程P1的请求(0420)到达，该请求是否能立即满足?
P0 P1 P2 P3 P4 0012 1000 1354 0632 0014 0012 1750 2356 0652 0656 1520 进程 Allocation Max Available
14、
假设三个进程共享相同类型的四个资源，每个进 程一次只能申请或释放一个资源，每个进程至多 需要两个资源，证明该系统不会发生死锁。 证： 假定该系统死锁，那么就说明其中的每一进程已 占有一资源并正等待另一资源。由于该系统只有 三个进程且有四个资源，因此，必有一进程能获 得两个资源，不必等待。于是该进程不再申请资 源，而且当它执行完后将归还它占有的资时候都不会引起死锁发生： (2)仅当每一进程的Max请求数不超过可用资源的总数时， 系统才保持在安全态： (3)仅当每一进程的Max请求数不超过可用资源的总数时， 系统才保持在安全态；
(4)任何时候都不会引起死锁发生；
(5)任何时候都不会引起死锁发生： (6)任何时候都不会引起死锁发生。
答：同时具备下列四个必要条件时，就会产生死锁
1、互斥（ Mutual exclusion ）条件：一个资源一次只能 被一个进程所使用，即是排它性使用。 2、不剥夺（ No preemption ）条件：进程已经获得的资 源，在未使用完以前，不能被别的进程剥夺，只能在使用 完以后，由自己释放。 3、请求和保持（ Hold-and-wait ）条件：进程已经保持 了至少一个资源，但又提出了新的资源要求，而该资源又 已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对已经获得 的其它资源保持不放。 4、环路等待（ Circular wait ）条件：存在一种进程资源 的循环等待链，链中的每一个进程已经获得资源的同时被 链中的下一个进程所请求。
10.53 9.53
解： (1) FCFS (8+12-0.4+13-1.0)/3=10.53 (2) SJF (8+9-1.0+13-0.4)/3=9.53
20、
假定某计算机系统有R1和R2两类可再使用资源（其中 R1有两个单位，R2有一个单位），它们被进程P1和 P2共享，且已知两个进程均以下列顺序使用两类资源： →申请R1 →申请R2 →申请R1 →释放R1 →释放R2 →释 放R1 试求出系统运行过程中可能到达的死锁点，并划出死 锁点的资源分配图。
12、你如何理解资源分配图简化法中 “找出—个既不阻塞又非独立的进程 结点Pi ”这句话。
答：
—个既不阻塞又非独立的进程结点Pi ，也就是从进程 集合中找到一个有边与它相连，且资源申请数量小于系统 中已有空闲资源数量的进程Pi 。如下图： P1
R1
R2
P2