操作系統(tǒng) 第二章作業(yè)本(含答案).doc

第二章作業(yè)第一次作業(yè)：1. 進程有哪三種基本狀態(tài)？進程在三種基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因是什么？ 答： 三種基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)。 （1）就緒狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CPU資源（進程調(diào)度）；（2）執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)：時間片用完（3）執(zhí)行狀態(tài)阻塞狀態(tài)：I/O請求（4）阻塞狀態(tài)就緒狀態(tài)：I/O完成2. 在Linux系統(tǒng)中運行下面程序，最多可產(chǎn)生多少個進程？畫出進程家族樹。main() fork(); fork(); fork();答：最多可以產(chǎn)生7個進程。其家族樹為： 3. 試從動態(tài)性、并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序。答：1) 動態(tài)性是進程最基本的特性，可表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，以及由撤銷而消亡，因而進程由一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合，并存放于某種介質(zhì)上，其本身并不具有運動的含義，因而是靜態(tài)的；2) 并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它建立了進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序本身（沒有建立PCB）是不能并發(fā)執(zhí)行的；3) 獨立性是指進程實體是一個能獨立運行、獨立分配資源和獨立接受調(diào)度的基本單位。凡未建立PCB的程序，都不能作為一個獨立的單位來運行。4. 分析下列代碼的功能：答：sleep_on實現(xiàn)進程的睡眠過程；wake_up實現(xiàn)進程的喚醒過程。第二次作業(yè)：1. 同步機制應該遵循哪些基本準則？你認為整型信號量機制遵循了同步機制的哪些基本準則？ 答：同步機制應遵循四個基本準則：a.空閑讓進：當無進程處于臨界區(qū)時，應允許一個請求進入臨界區(qū)的進程立即進入自己的臨界區(qū)，以有效地利用臨界資源。b.忙則等待：當已有進程進入臨界區(qū)時，其它試圖進入臨界區(qū)的進程必須等待，以保證對臨界資源的互斥訪問。c.有限等待：對要求訪問臨界資源的進程，應保證在有限時間內(nèi)能進入自己的臨界區(qū)，以免陷入“死等”狀態(tài)。d.讓權(quán)等待：當進程不能進入自己的臨界區(qū)時，應立即釋放處理機，以免進程陷入“忙等”狀態(tài)。整型信號量機制使進程處于“忙等”狀態(tài)，并未遵循“讓權(quán)等待”的準則；而記錄型信號量機制則完全遵循了同步機構(gòu)的四條準則。 2. 使用信號量實現(xiàn)下面的前趨圖。答：Var a,b,c,d,e,f,g,h:semaphore:=0,0,0,0,0,0,0,0; begin parbegin begin S1;signal(a);signal(b);end; begin wait(a);s2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b);s3; signal(e); end; begin wait(c);s4; signal(f); end; begin wait(d);s5; signal(g); end;begin wait(e);s6; signal(h); end; begin wait(f);wait(g);wait(h);s6; end; parend end3. 我們?yōu)槟撑R界資源設置一把鎖W，當W=1時表示關鎖；當W=0時表示鎖已打開，試寫出開鎖和關鎖原語，并利用它們?nèi)崿F(xiàn)互斥。答：整型信號量：lock(W): while W=1 do no-opW:=1;unlock(W): W:=0;記錄型信號量：lock(W): W:=W+1;if(W1) then block(W, L)unlock(W): W:=W-1;if(W0) then wakeup(W, L)例子：Var W:semaphore:=0；beginrepeatlock(W);critical sectionunlock(W);remainder sectionuntil false;end4. 桌子上有一個空盤子，允許存放一只水果，爸爸可以向盤中放蘋果，媽媽向盤子中放橘子，女兒專門吃盤子中的蘋果，兒子專門吃盤子中的橘子。規(guī)定當盤子空的時候一次只能放一只水果，請用信號量實現(xiàn)他們之間的同步與互斥關系。答：S, S1, S2 :semaphore=1,0,0;Process Father:Begin:L1: P(S); Put Apple; V(S1)；End；Process Mother:Begin:L2: P(S); Put Orange; V(S2)；End；Process Son:Begin:L3: P(S2); Get Orange; V(S)；End；Process Daughter:Begin:L4: P(S1); Get Apple; V(S)；End；5. 用信號量解決“獨木橋”問題：同一個方向行人可連續(xù)過橋，當某一方向有人過橋時，另一個方向的行人必須等待；當某一方向無人過橋時，另外方向的行人可以過橋。（1）本問題中有哪些同步或互斥關系？（2）給出兩個方向任一行人通過該獨木橋的同步算法。答：將獨木橋的兩個方向分別標記為A和B；并用整形變量countA和countB分別表示A、B方向上已在獨木橋上的行人數(shù)，初值為0；再設置三個初值都1的互斥信號量：SA用來實現(xiàn)對countA的互斥訪問，SB用來實現(xiàn)對countB的互斥訪問，mutex用來實現(xiàn)兩個方向的行人對獨木橋的互斥使用。則具體描述如下：VarSA,SB,mutex:semaphore:=1,1,1;CountA,countB:integer:=0,0:beginparbeginprocessA:beginwait(SA);if(countA=0)thenwait(mutex);countA:=countA+1;signal(SA);過獨木橋；wait(SA);countA:=countA-1;if(countA=0)thensignal(mutex);signa(SA);endprocessB:beginwait(SB);if(countB=0)thenwait(mutex);countB:=countB+1;signal(SB);過獨木橋；wait(SB);countB:=countB-1;if(countB=0)thensignal(mutex);signa(SB);endparendend6. （選做）設有兩個生產(chǎn)者進程A、B和一個銷售者進程C，他們共享一個無限大的倉庫，生產(chǎn)者每次循環(huán)生產(chǎn)一個產(chǎn)品，然后入庫供銷售者銷售；銷售者每次循環(huán)從倉庫中取出一個產(chǎn)品銷售。如果不允許同時入庫，也不允