操作系统经典习题.pdf

习题： 1. 进程同步，信号量机制实现 设有 6 个程序 s1 ,…, s6 ，它们在并发系统中执行时如图所示的制 约关系， 试用 wait 和 signal 原语来实现它们之间的同步。 （10 分） Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0; begin parbegin begin S1; signal(a); signal(b);signal(c); end; begin wait(a); S2; signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(f); end; begin wait(c); S4; signal(g); end; begin wait(d); S5; signal(e); end; begin wait(e); wait(f); wait(g); S6; end; parend end 2. 进程同步，信号量机制实现。详见上课讲的例题 3. 有如下进程，后一个依次比前一个晚一个时间单位到达， 作业 运行时间 优先级 A 3 3 B 1 1 C 2 5 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它负责管理系统的硬件资源和软件资源，确保多个进程能有效并发执行。本题涉及的操作系统知识点主要包括进程同步、调度算法以及虚拟存储器的页面替换策略。 1. 进程同步与信号量机制： 信号量是一种经典的同步原语，用于解决进程间的并发访问和资源分配问题。在题目给出的场景中，有6个程序s1到s6，它们之间存在依赖关系。例如，s1完成后，s2、s3和s4才能开始，依次类推。利用wait和signal原语可以实现这种同步。wait操作表示进程要等待资源，signal表示释放资源。初始化所有信号量为0，然后按照程序的执行顺序进行操作，例如，s1完成后，它会signal a、b和c，使得后续依赖于a、b、c的进程可以开始执行。 2. 调度算法： 作业调度涉及到不同的算法，如先来先服务(FCFS)、短作业优先(SPF)、高响应比优先(HRRN)、最短剩余时间优先(SRTF)、循环调度(RR)等。题目中给出了不同作业的到达时间和服务时间，以及它们的优先级。根据这些信息，可以计算每个作业的完成时间、周转时间、带权周转时间。例如，FCFS算法是按照作业到达的顺序依次执行，而抢占式SPF则会优先执行服务时间短的作业，从而可能提高系统效率。 3. 页式存储管理与地址变换： 在页式存储管理系统中，逻辑地址需要通过地址变换机构转化为物理地址。逻辑地址由页号和页内偏移组成，页号用来在页表中查找对应的物理块号，页内偏移则直接作为物理地址的一部分。题目给出了页表和逻辑地址，通过地址变换可以计算出物理地址。例如，逻辑地址2968转换为物理地址10136。 4. 虚拟存储器的页面替换策略： 虚拟存储器使用页面替换算法处理内存不足的情况。FIFO（先进先出）是最简单的策略，LRU（最近最少使用）则是更优的选择，因为它倾向于替换最近最不常用的页面。题目中给出了页面访问序列，计算了不同策略下的缺页率。例如，FIFO策略的缺页率为35%，而LRU策略的缺页率为20%。 5. 磁盘调度算法： 磁盘调度主要关注磁头的移动，目的是优化I/O性能。FCFS、最短寻道时间优先(SSTF)、扫描(SCAN)和循环扫描(CSCAN)是常见的磁盘调度算法。题目中给出了磁道的访问请求序列，计算不同算法下的总磁头移动次数。例如，FCFS策略会按照请求的顺序移动磁头，而SSTF策略会优先选择离当前磁道最近的请求。 以上知识点都是操作系统中的核心概念，对于理解和设计并发系统、优化资源利用率以及提高系统性能至关重要。在实际应用中，操作系统开发者和系统管理员需要熟练掌握这些概念并灵活运用。