2022年四川大学操作系统期中试题及答案 .pdf

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1、学而不思则惘，思而不学则殆操作系统期中考试试题1、请各举一个进程的例子和程序的例子。答：可以同时用word 打开多个文档，word 就是程序，用word 打开 n 个文档对应的就是 n 个进程。 进程包括程序和数据两部分，word 是一段保存在磁盘上的程序，待打开的文档内容就是数据，调用word 程序来打开一篇文档就形成一个进程。2、进程有哪些基本状态？画出状态之间的转换关系图，举例说明引起进程状态转换的事件。答：进程基本状态包括新建、就绪、运行、阻塞和结束5 个（图略）。转换关系包括：新建就绪确认就绪运行 CPU 调度运行就绪时间片用完、中断运行阻塞等待事件 /请求 IO 阻塞就绪事件出现

2、/IO 完成运行结束终止3、设内存中有P1, P2, P3 三道进程，并按照P1, P2, P3的优先级次序运行，其中内部计算和IO 操作时间由下表给出（CPU 计算和 IO 资源都只能同时由一个进程占用）：P1: 计算 60msIO 80ms计算 20ms P2: 计算 120msIO 40ms计算 40ms P3: 计算 40msIO 80ms计算 40ms 请问完成三道程序并发执行比单道运行可以节省多少时间？答：由于每个进程都有三个阶段：计算、IO、计算，我们将这三次计算命名为A、 B、C。60ms 80ms 20ms 40ms 40ms 40ms 40ms 40ms P1(A)- P1

3、(B) - P1(C) P2(A) P2(A) - P2(B) - P2(C) P3(A) - P3(B) P3(B) - P3(C) 最终耗时： 60+80+20+40+40+40+40+40=360ms ；全串行执行耗时：160+200+160=520ms ；节约了 520ms-360ms=160ms。4、有 5 个任务 A, B, C, D, E ，它们几乎同时先后达到，预计它们运行的时间为10, 6, 2, 4, 8分钟。 其优先级分别为3, 5, 2, 1, 4，这里 5 为最高优先级。对下列每一种调度算法，计算其平均进程周转时间并写出调度序列（进程切换开销可不考虑）。先来先服务算法

4、高优先级调度算法。 （非抢占式）时间片轮转调度算法。（时间片 2min ）答：先来先服务。调度序列：A -B- C- D- E T= （10+16+18+22+30 ）/5=19.2 优先级调度。 （非抢占式）调度序列：B -E- A-C - D T=(6+14+24+26+30)/5=20 时间片轮转调度。 （时间片 2min ）第一轮：（A B C D E ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆第二轮：（A B D E ）第三轮：（A B E ）第四轮：（A E）第五轮：（A ）T= （3

5、0+22+6+16+28 ） /5=20.4 *5 、有一个内存中只能装入两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先算法，进程调度采用以优先级为基础的抢占方式调度算法。有如下表所示的作业序列，表中所列的优先数是指进程调度的优先数，优先数越小优先级越高。作业名到达时间运行时间 （min）优先数A 10:00 40 5 B 10:20 30 3 C 10:30 50 4 D 10:50 20 6 画出 4 个作业的调度和运行情况。列出所有作业进入内存的时刻以及结束时刻。计算作业的平均周转时间。 （从到达时刻算起）答：第一小题画图（略）A、B、C、D 各作业进入内存的时刻分别是10:00、10:2

6、0、 11:10、10:50；它们的完成时刻分别是11:10、10:50、12:00、12:20。A、B、C、D 的周转时间分别是70 分钟、 30 分钟、 90 分钟、 90 分钟，故它们的平均周转时间为70 分钟。6、3 个进程共享4 个同样类型的资源，每个进程最大需要2 个资源，请问该系统是否会因为竞争该资源而死锁？请说明原因。答：该系统不会因为竞争该类资源而死锁。这是因为，必有一个进程可获得2 个资源，故能顺利完成，并释放出其所占用的2 个资源给其他进程使用，让他们也能顺利完成。7、在银行家算法中：若出现下面的资源分配情况：Allocation Need Available A B C

7、 D A B C D A B C D P0 0 0 3 2 0 0 1 2 1 6 2 2 P1 1 0 0 0 1 6 5 0 P2 1 3 5 4 2 3 5 6 P3 0 0 3 2 0 6 5 2 P4 0 0 1 4 0 6 5 6 请回答：该状态是否安全？当进程P2 提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能够将资源分配给它？（指优先分给P2。 。后系统还安不安全）如果系统立刻满足P2 的上述请求，则系统是否立刻 进入死锁状态？答：利用安全性算法对上面的状态进行分析，找到一个安全序列P0,P3,P4,P1,P2,故系统是安全的。精选学习资料 - - - - - - - -

8、- 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆Work Need Allocation Work + Allocation Finish A B C D A B C D A B C D A B C D True P0 1 6 2 2 0 0 1 2 0 0 3 2 1 6 5 4 TrueP3 1 6 5 4 0 6 5 2 0 0 3 2 1 6 8 6 TrueP4 1 6 8 6 0 6 5 6 0 0 1 4 1 6 8 10 TrueP1 1 6 8 10 1 6 5 0 1 0 0 0 2 6 9 10 TrueP2 2 6 9 10

9、2 3 5 6 1 3 5 4 3 9 14 14 TrueP2 发出请求向量Request(1,2,2,2)后，按银行算法检查：Request2(1,2,2,2)= Need2(2,3,5,6) Request2(1,2,2,2)= Available(1,6,2,2) 系统先假定可为P2分配资源，并修改Available 、Allocation2和 Need2：Available= （0,4,0,0）Allocation2=(2,5,7,6) Need2=(1,1,3,4) 进行安全性检查：测试对于所有的进程，条件Need2 0) Z = X + Y; else Z = X -Y; pri

10、nt Z; P2() X = -1; A = X + 3; X = A + X; B = A + X; C = B * B; Print C; 可能打印出的Z 值有哪些？可能打印出的C 值有哪些？(其中 X 为 P1，P2 的共享变量 ) 答：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆 Z 是值有 3，-3，5，7。 C 的值有 9，25，81。8、假设有一个系统有3 个抽烟者进程和1 个供应者进程。 每个抽烟者不停地卷烟并抽掉它，但是要卷起并抽掉1 支烟需要3种材料： 烟草、纸和胶水。 三个抽烟者

11、中， 第一个拥有烟草，第二个拥有纸， 第三个拥有胶水。供应者进程无限制地提供三种材料，供应者每次随机的将两种材料放到桌子上，拥有剩下那种材料的抽烟者卷一根烟并抽掉它，并给供应者一个信号告诉完成了，供应者会重新放两种材料上去，这个过程一直重复。试分析题目中的供应者和抽烟者之间存在的关系。试用信号量机制完成供应者和3 个抽烟者的过程。答：供应者和3 个抽烟者之间是同步关系 （直接相互制约） 。由于供应者无法同时满足两个或以上的抽烟者，因此3 个抽烟者之间是互斥关系 （间接相互制约） 。Int Random ； /存随机数Semaphore offer1； /定义信号量对应烟草和纸的组合Semaph

12、ore offer2； /定义信号量对应烟草和胶水的组合Semaphore offer3； /定义信号量对应纸和胶水的组合Semaphore finish； /定义信号量表示抽烟是否完成供应者：While(1) Random = 任意一个随机整数；Random = random % 3; If(Random = 0) V(offer1); / 提供烟草和纸else if(Random = 1) V(offer2); / 提供烟草和胶水else V(offer3); / 提供纸和胶水任意两种材料放在桌子上P(finish); 抽烟者 1(拥有烟草者 )：While(1) P(offer3); 拿

13、纸和胶水，卷成烟，抽掉V(finish); 抽烟者 2(拥有纸者 )：While(1) P(offer2); 拿烟草和胶水，卷成烟，抽掉精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆V(finish); 抽烟者 3(拥有胶水者 )：While(1) P(offer1); 拿烟草和纸，卷成烟，抽掉V(finish); 9、理发店有一位理发师、一把理发椅和n 把供等候理发的顾客坐的椅子。如果没有顾客，理发师便在理发椅上睡觉，一个顾客到来时，顾客必须叫醒理发师，如果理发师正在理发时又有顾客到来，则如果有空椅子

14、可坐，就坐下来等待，否则就离开。试用P、V 操作实现理发师和顾客的同步，并给出信号量的定义和初始值。答：int waiting = 0; / 等候理发的顾客数，初值为0，进来一个顾客加1，顾客理发时减1 int charis = n; /为顾客准备的椅子数semaphore customers = 0，barbers = 0， mutex = 1; /customers 用来记录等待理发师的顾客数，并用作阻塞理发师进程，初值为0；barbers记录正在等候顾客的理发师数，并用作阻塞顾客进程，初值为0；mutex 用于互斥，初值为1 barber() /理发师进程 while (1) P(cus

15、tomers); /理完一人还有顾客吗，若无顾客理发师睡眠P(mutex); /进程互斥waiting = waiting - 1; / 等候顾客数少一个V(barbers); /理发师去给一个顾客理发V(mutex); /开放临界区cut_hair(); /正在理发 customers() while (1) P(mutex); /进程互斥if (waiting charis) /如果有空的椅子就找到椅子坐下 waiting = waiting + 1; / 等待顾客数加1 V(customers); /唤醒理发师V(mutex); /开放临界区P(barbers); /无理发师，顾客坐着g

16、et_haircut(); /一个顾客坐下等待理发精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆 else V(mutex); /人满离开 10、假设一个录像厅有0，1 和 2 三种不同的录像片由观众选择放映。录像厅的放映规则为：（1）任意时刻最多只能放映一部录像片，正在放映的录像片是自动循环放映的，最后一名观众主动离开时结束当前录像片的放映。（2）选择当前放映录像片的观众可以立即进入，允许同时有多名观众选择同一录像片观看，同时观看的人数不受限制。（3）等待观看其他录像片的观众可以按到达顺序排队，当一种

17、新的录像片开始放映时，所有等待观看此录像片的观众可以依次进入录像厅同时观看。用一个进程代表一个观众。要求用信号量方法P，V 操作写出同步活动的程序，并给出信号量的定义和初始值。答：电影院一次只能放映一部影片，希望观看的观众可能有不同的爱好，但每次只能满足部分观众的需求， 即希望观看另外两部影片的用户只能等待。分别为三部影片设置三个信号量S0,S1,S2，初值为 1,1,1。电影院一次只能放一部影片，因此需要互斥使用。由于观看影片的观众有多个，因此必须分别设置三个计数器，初值都是0，用来统计观众个数。当然计数器是个共享变量，需要互斥使用。semaphore s = 1, s0 = 1, s1 =

18、 1, s2 = 1; int count0 = 0, count1 = 0, count2 = 0; videoshow0() / 看第一部影片的观众 P(s0); count0 = count0 + 1; if (count0 = 1) P(s); V(s0); 看影片P(s0); count0 = count0 - 1; if (count0 = 0) V(s); V(s0); videoshow1() / 看第二部影片的观众 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学而不思则惘，思而不学则殆P(s1); count

19、1 = count1 + 1; if (count1 = 1) P(s); V(s1); 看影片P(s1); count1 = count1 - 1; if (count1 = 0) V(s); V(s1); videoshow2() / 看第三部影片的观众 P(s2); count2 = count2 + 1; if (count2 = 1) P(s); V(s2); 看影片P(s2); count2 = count2 - 1; if (count2 = 0) V(s); V(s2); 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页