第1學(xué)期《操作系統(tǒng)原理》期中試卷(答案)

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1、 2012-2013 學(xué)年第 1 學(xué)期《操作系統(tǒng)原理》期中試卷（答案） 一、選擇題（本題共  10 小題，每題  2 分，滿分  20 分） 1、 C  2 、 D 3 、D 4 、 B 5 、 D 6 、 D 7 、 D 8 、 C 9 、 B 10 、 B 二、計(jì)算題（本題共  3 小題，每題  20 分，滿分  60 分） 1、答：畫出三個(gè)作業(yè)并行工作圖如下  ( 圖中著色部分為作業(yè)等待時(shí)間  ) ： CPU 

2、 Job3  Job2  Job1  Job2  Job3  Job1  Job3 I1  Job2  Job1  Job3  Job3 I2  Job1  Job2  Job1 Job1  I2  CPU  I1  CPU  I2 Job2  I1  CPU  CPU  I2 Job3  CPU  CPU

3、 I1  CPU  I1 時(shí)間 (ms) 0  10 20 30  40 50 60 70  80 90 100  110 (1) Job1 從投入到運(yùn)行完成需 110ms，Job2 從投入到運(yùn)行完成需 運(yùn)行完成需 110ms。  90ms， Job3 從投入到 (2) CPU 空閑時(shí)間段為： 60ms 至 70ms， 80ms 至 90ms，100ms 至 110ms。所以 CPU 利用率為 (110-30)/110=72.7% 。 (3) 設(shè)備

4、I1 空閑時(shí)間段為： 20ms 至 40ms， 90ms 至 100ms，故 I1 的利用率為 (110-30)/110=72.7% 。設(shè)備 I2 空閑時(shí)間段為： 30ms 至 50ms，故 I2 的利用率為 (110-20)/110=81.8%. 2、（1） SJF（ 10 分） 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) A D B C 高響應(yīng)比優(yōu)先： （ 10 分） 1 2 3 4 5 6 7 8

5、9 1 1 1 0 1 2 A B D C （ 2） SJF平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為 25/4=6.25；高響應(yīng)比優(yōu)先： 26/4=6.5。 3、下表給出了四個(gè)進(jìn)程需要的資源以及已申請到的資源信息 （資源為 R1）。試 用銀行家 算 法判斷此時(shí)系統(tǒng)至少需要多少資源才能保證系統(tǒng)的安全？為什么？ 進(jìn)程 已分配資源 最大資源需求 R1 R1 P1 1 3 P2 1 2 P3 3 9 P4 2 7

6、 答案：最少需要  3 個(gè)資源。當(dāng)給定  3 個(gè)資源時(shí)，進(jìn)程執(zhí)行安全序列和  work  向量變化如下： work=3 → P2 work=4 → P1 work=5 → P4 work=7 源，則系統(tǒng)在執(zhí)行安全性算法如下步驟后處于死鎖狀態(tài)： work=4 。因此，系統(tǒng)至少需要 3 個(gè)資源。  →  P3 work=10 work=2 →  。如果系統(tǒng)僅有 P2 wor

7、k=3 →  2 個(gè)資 P1 三、綜合題（ 本題滿分 60 分，每題 15 分） 1、有兩個(gè)協(xié)作進(jìn)程 p_input() 和 p_comput() 分別完成數(shù)據(jù)的輸入與處理工作。試給出這兩 個(gè)進(jìn)程的制約關(guān)系，并用 WAIT,SIGNAL操作寫出進(jìn)程的同步算法。 答案： var mutex, empty, full semaphore:=1,1,0; begin parbegin p_input: begin repeat wait(empty); wait(mutex); input data;

8、signal(mutex); signal(full); until false; end p_comput: begin repeat wait(full); wait(mutex); compute data; signal(mutex); signal(empty); until false; end parend end 2. 一座小橋 (最多只能承重兩個(gè)人 )橫跨南北兩岸，任意時(shí)刻同一方向只允許一人過橋，南 側(cè)橋段和北側(cè)橋段較窄只能通過一人， 橋中央一處寬敞， 允許兩個(gè)人通過或歇息。

9、試用 信號燈和 PV 操作寫出南、北兩岸過橋的同步算法。 答案：共需要三個(gè)信號量， num 用來控制橋上人數(shù)，初值為 2，表示橋上最多有 2 人； north 用來控制北段橋的使用，初值為 1，用于對北段橋互斥； south 用來控制南段橋的使用，初 值為 1，用于對南段橋互斥。 var num, north, south semaphore:=2,1,1; begin parbegin go_north:begin repeat wait(num); wait(south); 通過橋南側(cè)； 到達(dá)橋

10、中間； signal(south); wait(north); 通過橋北側(cè)； signal(north); signal(num); until false; end go_south:begin repeat wait(num); wait(north); 通過橋北側(cè)； 到達(dá)橋中間； signal(north); wait(south); 通過橋南側(cè)； signal(south); signal(num); until false; end parend end

11、 3. 某系統(tǒng)有 R1， R2，R3 三種資源，在 T0 時(shí)刻 P1， P2， P3， P4 四個(gè)進(jìn)程對資源的占用和 需求情況如表 1 所示，此刻系統(tǒng)的可用資源向量為（2, 1, 2 ），問題： ① 將系統(tǒng)中各種資源總數(shù)和此刻各進(jìn)程對各資源的需求數(shù)目用向量或矩陣表示出來； ② 如果此時(shí) P1 和 P2 均發(fā)出資源請求向量 Request （ 1, 0, 1 ），為了保持系統(tǒng)安全性， 應(yīng)該如何分配資源給這兩個(gè)進(jìn)程？說明你所采用策略的原因； ③ 如果②中兩個(gè)請求立刻得到滿足后，系統(tǒng)此刻是否處于死鎖狀態(tài)？ 表 1 T0

12、 時(shí)刻 P1， P2， P3， P4 四個(gè)進(jìn)程對資源的占用和需求情況表 Maximum demand Current allocation R1 R2 R3 R1 R2 R3 P1 3 2 2 1 0 0 P2 6 1 3 4 1 1 P3 3 1 4 2 1 1 P4 4 2 2 0 0 2 答案： (1)Available=(2,1,2) ，資源總數(shù)為 (9, 3, 6) ，Need= 2 2 2 2 0 2 1 0 3 4 2 0 (

13、2) 如果分配資源給 P1，則 Need=1 2 1 Available=(1,1,1) ，死鎖。 2 0 2 1 0 3 4 2 0 應(yīng)該分配給 P2 ，分配之后是安全的。安全的分配資源順序和 work=(6,2,3) → P3 work=(8,3,4) → P4 work=(8,3,6) → （3）立即處于死鎖狀態(tài)。  work 向量變化如下： P1 work=(9,3,6) 。  P2 4、 分析下面用信號量解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題的同步算法是否滿足同步機(jī)制的四條準(zhǔn)則。  若不 滿足，說

14、明為什么，并給出滿足同步機(jī)制四條準(zhǔn)則的同步算法。 解法 I （ 1）var fork ：array[0..4] of semaphore; fork[0] := fork[1] := fork[2] := fork[3] := fork[4] := 1; begin parbegin Pi :begin repeat /* 第 i 個(gè)哲學(xué)家的生活過程 ThinkForWhile;  */ P(fork[i]); P(fork[(i+1) mod 5]); EatForW

15、hile; V(fork[i]); V(fork[(i+1) mod 5]); until false; end parend end 答案：不滿足“有限等待”準(zhǔn)則，當(dāng)每個(gè)哲學(xué)家都只拿到一把叉子時(shí)，發(fā)生死鎖。改進(jìn)的算法很多，可以選擇不允許多個(gè)哲學(xué)家同時(shí)拿筷子來解決，其算法如下： 解法 I ： var fork ： array[0..4] of semaphore; var mutex:semaphore; fork[0] := fork[1] := fork[2] := fork[3] := fork[4] := 1;mutex :=1; begin parbegin Pi : repeat // 第 i 個(gè)哲學(xué)家的生活過程 ThinkForWhile; P(mutex); //解法 2 設(shè) mutex 的初值 =4 P(fork[i]); P(fork[(i+1) mod 5]); V(mutex); EatForWhile; V(fork[i]); V(fork[(i+1) mod 5]); until false; parend end //解法 3 用信號量集