操作系统是计算机科学的基础，它负责管理和控制计算机系统的资源，包括CPU、内存、输入输出设备等。本题涉及多个操作系统核心概念，包括进程调度、中断处理、CPU利用率、进程同步与互斥、死锁以及信号量机制。
1. **进程调度策略**：图示中的状态变化表明，进程经历了创建、就绪、运行、阻塞和终止等状态，这对应于常见的先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）或其他时间片轮转（RR）调度算法。具体采用哪种策略需根据状态转换的细节来判断。
2. **CPU时间用于中断**：如果每秒有100次中断，每次处理中断平均耗时1ms，那么CPU用于处理时钟中断的时间占比为100 * 1ms / (1000ms) = 10%。
3. **CPU时间用于调度**：假设10个时钟中断构成一个时间片，一次调度需要2ms，那么在每个时间片中，CPU用于调度的时间为2ms，再加上处理一次中断的1ms，总共3ms。所以，CPU用于调度的时间占比为30ms / (100 * 1ms) = 3%。
4. **非抢占短进程优先调度**：在这种算法下，短进程会优先获得CPU。对于给定的5个进程，可以手动模拟调度过程，计算平均周转时间和平均响应时间。周转时间是进程完成时间减去其到达时间，响应时间是第一次获取CPU的时间减去其到达时间。具体的数值需要根据到达时间和运行时间进行计算。
5. **抢占短进程优先调度**：与非抢占不同，一旦有更短的进程到达，当前运行的进程会被抢占。同样需要模拟调度过程，计算周转时间和响应时间。
6. **优化非抢占短进程优先调度**：当就绪队列只剩下一个进程时，延迟1个时间单位。这种策略会减少长进程的等待时间，提高短进程的执行效率。计算新的周转时间和响应时间。
7. **进程执行时序图**：这是一个典型的CPU利用率和进程等待分析问题。CPU在打印期间会空闲，因为打印机是独占资源。进程A在打印期间可能会有等待，因为打印操作不是CPU密集型的。进程B在输入数据时会有等待，因为它依赖于输入设备。CPU利用率可以通过计算CPU工作时间和总时间的比例来得到。
8. **同步算法实现**：使用P/V操作，可以设置两个信号量，一个用于苹果，一个用于橘子。当放水果、取水果时，相应信号量进行P/V操作，以确保操作的同步。
9. **哲学家问题**：哲学家可能会陷入死锁，因为他们各自拿走两边的叉子，导致无法进食。解决方法是设定规则，如左撇子先取左边的叉子，避免所有哲学家同时等待。
10. **并发进程**：进程p1和p2共享变量x，可能存在竞态条件。例如，如果两个进程同时读取x的值，然后分别修改，最终结果可能是错误的。解决方法是引入互斥访问，例如使用信号量。
11. **并发存取**：兄弟俩同时存取钱可能导致数据不一致。可以使用两个信号量，一个用于存钱，一个用于取钱，确保每次只有一个进程能进行操作。
12. **指挥官与士兵问题**：使用P/V操作，设立一个信号量表示命令的确认，确保所有士兵确认前一条命令后，指挥官才能发布新命令。
13. **阅览室问题**：可以设立一个计数器作为信号量，表示当前在阅览室的人数，确保不超过100人。每次进出都需要进行P/V操作。
以上分析涉及到的操作系统原理包括进程调度、同步与互斥、死锁预防和信号量机制，这些都是操作系统课程中的核心知识点。
