最新青岛理工大学操作系统作业答案.docx
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最新青岛理工大学操作系统作业答案
第1章作业
综合题
1、设内存中有三道程序A、B、C，它们按A、B、C的优先次序执行。
它们的计算和I/O操作时间如表所示（单位：
ms）。
三道程序的操作时间
程序
操作
A
B
C
计算
30
60
20
I/O
40
30
40
计算
10
10
20
假设三道程序使用相同设备I/O操作，即程序是以串行方式使用设备，调度程序的执行时间忽略不计，试计算出在单道和多道两种情况下，完成这三道程序各要花多少时间？
要求画出多道运行的时序图。
（假定在多道方式下采用的是基于优先级的非抢占调度程序）
解：
采用单道方式运行这三道程序，运行次序为A、B、C，故总的运行时间为：
（30+40+10）+（60+30+10）+（20+40+20）=260ms
采用多道方式运行这三道程序，A、B、C这三道进程的运行存在并行，故总的运行时间如图所示为180ms
第二章
1、如图所示，有一计算进程和一打印进程，它们共享一个单缓冲
区，计算进程不断地计算出结果并将它放入单缓冲区中，打印
进程则负责从单缓冲区中取出每一个结果进行打印。
请用信号量来实现它们的同步关系。
答：
方法一：
从临界资源的角度来思考：
本题中有两类临界资源：
第一类是计算进程争用的空闲缓冲区，初始状态下有一个空闲缓冲可供使用，设置信号量empty，初值为1；第二类是打印进程争用的已放入缓冲区中的打印结果，初始状态下缓冲区中无结果可打印，设置信号量full，初值为0。
varfull,empty:
semaphore:
=0,1;
begin
parbegin
cp:
begin
repeat
computernextnumber;
wait（empty）;
addthenumbertobuffer;
signal（full）;
untilfalse
end
pp:
begin
repeat
wait（full）;
takeanumberfrombuffer;
signal（empty）;
printthenumber;
untilfalse
end
parend
end
2、试用信号量解决读者—写者问题，使得写者与读者优先级根据到达顺序确定（读写平等）。
然后用到达序列：
R1,R2,W1,R3,R4,W2进行测试
列出类似如下测试结果
进程
行为
rmutex=1
wmutex=1
Readcount=0
状态
备注
R1
到达
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=0
Readcount=1
执行/就绪
第1位读者
1）典型错误代码讲解：
不增加任何信号量
Varrmutex,wmutex:
semaphore∶=1,1;
Readcount:
integer∶=0;
begin
parbegin
Reader:
begin
repeat
wait（rmutex）;
ifReadcount=0thenwait（wmutex）;
Readcount∶=Readcount+1;
signal（rmutex）;
…
performreadoperation;
…
wait（rmutex）;
Readcount∶=Readcount-1;
ifReadcount=0thensignal（wmutex）;
signal（rmutex）;
untilfalse;
end
writer:
begin
repeat
ifreadcount>0thenwait（rumtex）;
wait（wmutex）;
performwriteoperation;
signal（rmutex）;
signal（wmutex）;
untilfalse;
end
parend
end
到达序列：
R1,R2,W1,R3,R4,W2
进程
行为
rmutex=1
wmutex=1
Readcount=0
状态
备注
R1
到达
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=0
Readcount=1
执行/就绪
第1位读者
R2
到达
rmutex=0
rmutex=1
Readcount=2
执行/就绪
W1
到达
rmutex=0
阻塞1
阻塞
Readcount>0
R3
到达
阻塞1
阻塞
rmutex=0
R4
到达
阻塞2
阻塞
rmutex=0
W2
到达
阻塞3
阻塞
rmutex=0
R1
离开
阻塞4
阻塞
rmutex=0
R2
离开
阻塞5
阻塞
rmutex=0
产生死锁
2）解决方案
varS,rmutex,wmutex:
semaphore:
=1,1,1;
readcount:
integer:
=0;
reader:
begin
repeat
wait（S）;
wait（rmutex）;
ifreadcount=0thenwait（wmutex）;
readcount:
=readcount+1;
signal（rmutex）;
signal（S）;
performreadoperation;
wait（rmutex）;
readcount:
=readcount-1;
ifreadcount=0thensignal（wmutex）;
signal（rmutex）;
untilfalse
end
writer:
begin
repeat
wait（S）;
wait（wmutex）;
performwriteoperation;
signal（wmutex）;
signal（S）;
untilfalse
end
到达序列：
R1,R2,W1,R3,R4,W2
进程
行为
S=1
rmutex=1
wmutex=1
readcount=0
备注
R1
到达
S=0
S=1
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=0
readcount=1
第一个读者
执行/就绪
R2
到达
S=0
S=1
rmutex=0
rmutex=1
readcount=2
执行/就绪
W1
到达
S=0
阻塞1
第一个写者
R3
到达
阻塞1
R4
到达
阻塞2
W2
到达
阻塞3
R1
离开
rmutex=0
rmutex=1
readcount=1
R2
离开
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=1
readcount=0
负责唤醒W1
W1
被唤醒
wmutex=0
执行/就绪
W1
离开
S=1
wmutex=1
负责唤醒R3
3、请给出一个写者优先的“读者—写者”问题的算法描述。
然后用到达序列：
R1,R2,W1,R3,R4,W2进行测试
列出类似如下测试结果
进程
行为
rmutex=1
wmutex=1
Readcount=0
状态
备注
R1
到达
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=0
Readcount=1
执行/就绪
第1位读者
答：
为使写者优先，可在原来的读优先算法基础上增加一个初值为1的信号量S，使得当至少有一个写者准备访问共享对象时，它可使后续的读者进程等待写完成。
初值为0的整型变量writecount用来对写者进行计数；初值为1的互斥信号量mutex用来实现多个写者对writecount的互斥访问。
读者与写者进程算法描述如下：
varS,mutex,rmutex,wmutex:
semaphore:
=1,1,1,1;
writecount,readcount:
integer:
=0,0;
reader:
begin
repeat
wait（S）;
wait（rmutex）;
ifreadcount=0thenwait（wmutex）;
readcount:
=readcount+1;
signal（rmutex）;
signal（S）;
performreadoperation;
wait（rmutex）;
readcount:
=readcount-1;
ifreadcount=0thensignal（wmutex）;
signal（rmutex）;
untilfalse
end
writer:
begin
repeat
wait（mutex）;
ifwritecount=0thenwait（S）;
writecount:
=writecount+1;
signal（mutex）;
wait（wmutex）;
performwriteoperation;
signal（wmutex）;
wait（mutex）;
writecount:
=writecount-1;
ifwritecount=0thensignal（S）;
signal（mutex）;
untilfalse
end
到达序列：
R1,R2,W1,R3,R4,W2
进程
行为
S=1
mutex=1
rmutex=1
wmutex=1
writecount=0
readcount=0
备注
R1
到达
S=0
S=1
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=0
readcount=1
第一个读者
执行/就绪
R2
到达
S=0
S=1
rmutex=0
rmutex=1
readcount=2
执行/就绪
W1
到达
S=0
mutex=0
mutex=1
阻塞1
writecount=1
第一个写者
R3
到达
阻塞1
R4
到达
阻塞2
W2
到达
mutex=0
mutex=1
阻塞2
writecount=2
R1
离开
rmutex=0
rmutex=1
readcount=1
R2
离开
rmutex=0
rmutex=1
wmutex=1
readcount=0
负责唤醒W1
W1
被唤醒
wmutex=0
执行/就绪
W1
离开
mutex=0
mutex=1
wmutex=1
writecount=1
负责唤醒W2
3、假设一个系统中有4个进程，它们的到达时间和服务时间如表所示，忽略I/O以及其他开销时间，若分别按先来先服务（FCFS）、非抢占及抢占的短进程优先（SPF）、高响应比优先（HRRN）、
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