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end
31．什么是AND信号量？试利用AND信号量写出生产者一消费者问题的解法。
答：为解决并行带来的死锁问题，在wait 操作中引入AND 条件，其基本思想是将进 程在整个运行过程中所需要的所有临界资源，一次性地全部分配给进程，用完后一次性释放。
解决生产者－消费者问题可描述如下: var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0; buffer: array[0,...,n-1] of item; in,out: integer:=0,0; begin parbegin 14
producer: begin repeat ?
produce an item in nextp; ?
wait(empty);
wait(s1,s2,s3,...,sn); //s1,s2,...,sn为执行生产者进程除empty 外其余的条件 wait(mutex);
buffer(in):=nextp; in:=(in+1) mod n; signal(mutex); signal(full);
signal(s1,s2,s3,...,sn); until false; end
consumer: begin repeat wait(full);
wait(k1,k2,k3,...,kn); //k1,k2,...,kn 为执行消费者进程除full 外其余的条件 wait(mutex);
nextc:=buffer(out); out:=(out+1) mod n; signal(mutex); signal(empty);
signal(k1,k2,k3,...,kn); consume the item in nextc; until false; end parend end
32．什么是信号量集？试利用信号量集写出读者一写者问题的解法。 答：对AND信号量加以扩充，形成的信号量集合的读写机制。
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解法：Var RN integer; L,mx: semaphore:=RN,1; begin parbegin reader:begin repeat
Swait(L,1,1); Swait(mx,1,1); ?
perform read operation; ?
Ssignal(L,1); until false end
writer:begin repeat
Swait(mx,1,1;L,RN,0); perform write operation; Ssignal(mx,1); until false end parend end
33．试比较迚程间的低级不高级通信工具。
答：用户用低级通信工具实现进程通信很不方便，效率低，通信对用户不透明，所有操作都 必须由程序员来实现，而高级通信工具弥补了这些缺陷，用户直接利用操作系统提供的一组通信命令，高效地传送大量的数据。 34．当前有哪几种高级通信机制？
答：共享存储器系统、消息传递系统以及管道通信系统。 35．消息队列通信机制有哪几方面的功能？ 答：（1）构成消息（2）发送消息（3）接收梢息（4）互斥与同步。 36．为什么要在OS 中引入线程？
答：在操作系统中引入线程，则是为了减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具 有更好的并发性，提高CPU的利用率。进程是分配资源的基本单位,而线程则是系统调度的基本单位。
37．试说明线程具有哪些属性？ 答：（1)轻型实体（2）独立调度和分派的基本单位（3）可并发执行（4）共享进程资源。 38. 试从调度性，并収性，拥有资源及系统开销方面对迚程和线程迚行比较。 答：
（1）调度性。线程在OS 中作为调度和分派的基本单位，进程只作为资源拥有的基本单位。
（2）并发性。进程可以并发执行，一个进程的多个线程也可并发执行。
（3）拥有资源。进程始终是拥有资源的基本单位，线程只拥有运行时必不可少的资源，本 身基本不拥有系统资源，但可以访问隶属进程的资源。
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（4）系统开销。操作系统在创建、撤消和切换进程时付出的开销显著大于线程。
39. 为了在多线程OS 中实现迚程之间的同步不通信，通常提供了哪几种同步机制？ 答：同步功能可以控制程序流并访问共享数据，从而并发执行多个线程。共有四种同步模型：
互斥锁、读写锁、条件变量和信号。
40．用亍实现线程同步的私用信号量和公用信号量之间有何差别？
答： （1）私用信号量。当某线程需利用信号量实现同一进程中各线程之间的同步时，可调用创 建信号量的命令来创建一个私用信号量，其数据结构存放在应用程序的地址空间中。
（2）公用信号量。公用信号量是为实现不同进程间或不同进程中各线程之间的同步而设臵 的。其数据结构是存放在受保护的系统存储区中，由OS为它分配空间并进行管理。 41．何谓用户级线程和内核支持线程？ 答：（1）用户级线程：仅存在于用户空间中的线程，无须内核支持。这种线程的创建、撤销、 线程间的同步与通信等功能，都无需利用系统调用实现。用户级线程的切换通常发生在一个 应用进程的诸多线程之间，同样无需内核支持。
（2）内核支持线程：在内核支持下运行的线程。无论是用户进程中的线程，还是系统线程 中的线 程，其创建、撤销和切换等都是依靠内核，在内核空间中实现的。在内核空间里还为每个内核支持线程设臵了线程控制块，内核根据该控制块感知某线程的存在并实施控制。
42．试说明用户级线程的实现方法。
答：用户级线程是在用户空间中的实现的，运行在“运行时系统”与“内核控制线程”的中 间系统上。运行时系统用于管理和控制线程的函数的集合。内核控制线程或轻型进程LWP 可通过系统调用获得内核提供服务，利用LWP进程作为中间系统。 43．试说明内核支持线程的实现方法。 答：系统在创建新进程时，分配一个任务数据区PTDA，其中包括若干个线程控制块TCB 空间。创建一个线程分配一个TCB，有关信息写入TCB，为之分配必要的资源。当PTDA 中的TCB 用完，而进程又有新线程时，只要所创建的线程数目未超过系统允许值，系统可 在为之分配新的TCB；在撤销一个线程时，也应回收线程的所有资源和TCB。 第三章
1．高级调度不低级调度的主要仸务是什么？为什么要引入中级调度？
答：高级调度的主要任务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存。低级调度是保存处理机的现场信息，按某种算法先取进程，再把处理器分配给进程。引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。使那些暂时不能运行的进程不再占用内存资源，将它们调至外存等待，把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态。 2．何谓作业、作业步和作业流？
答：作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。
作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。 作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。
3．在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？
答：每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。JCB 包含的内容通常有：1)作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、
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作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等
4．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？
答:作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入内存，取决于采用的调度算法。最简单的是先来服务调度算法，较常用的是短作业优先调度算法和基于作业优先级的调度算法。 5．试说明低级调度的主要功能。 答：（1）保存处理机的现场信息（2）按某种算法选取进程（3）把处理机分配给进程。 6．在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？
答：抢占的原则有：时间片原则、优先权原则、短作业优先权原则等。 7．在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？
答： （1）面向用户的准则：周转时间短、响应时间快、截止时间的保证、优先权准则。 （2）面向系统的准则：系统吞吐量高、处理机利用率好、各类资源的平衡利用。 8在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种迚程（作业）调度算法？
答：批处理系统的调度算法：短作业优先、优先权、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。 分时系统的调度算法：时间片轮转法。
实时系统的调度算法：最早截止时间优先即EDF、最低松弛度优先即LLF算法。 9．何谓静态和劢态优先级？确定静态优先级的依据是什么？
答：静态优先级是指在创建进程时确定且在进程的整个运行期间保持不变的优先级。 动态优先级是指在创建进程时赋予的优先权，可以随进程推进或随其等待时间增加而改变的优先级，可以获得更好的调度性能。
确定进程优先级的依据：进程类型、进程对资源的需求和用户要求。 10．试比较FCFS和SPF两种迚程调度算法。
答：相同点：两种调度算法都可以用于作业调度和进程调度。
不同点：FCFS调度算法每次都从后备队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存、分配资源、创建进程、插入到就绪队列。该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。SPF算法每次调度都从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，调入内存中运行。该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。 11．在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？
答：时间片应略大于一次典型的交互需要的时间。一般应考虑三个因素：系统对相应时间的要求、就绪队列中进程的数目和系统的处理能力。
12．通过一个例子来说明通常的优先级调度算法丌能适用亍实时系统？
答：实时系统的调度算法很多，主要是基于任务的开始截止时间和任务紧急/松弛程度的任务优先级调度算法，通常的优先级调度算法不能满足实时系统的调度实时性要求而不适用。 13．为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各方面用户的需求 15. 按调度方式可将实时调度算法分为哪几种？
按调度方式不同，可分为非抢占调度算法和抢占调度算法两种。 18. 何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？ a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；
b.产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；
c.必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。
19．在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法是资源利用率最高？
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解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁，其中预防死锁方法最容易实现，但由于所施加的限制条件过于严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。 20. 请详细说明可通过哪些途径预防死锁?
a.摒弃\请求和保持\条件：系统规定所有进程开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源，但在分配资源时，只要有一种资源不能满足某进程的要求，即使其它所需的各资源都空闲，也不分配给该进程，而让该进程等待；
b.摒弃\不剥夺\条件：系统规定，进程是逐个地提出对资源的要求的。当一个已经保持了某些资源的进程，再提出新的资源请求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持了的所有资源，待以后需要时再重新申请；
c.摒弃\环路等待\条件：系统将所有资源按类型进行线性排序，并赋予不同的序号，且所有进程对资源的请求必须严格按序号递增的次序提出，这样，在所形成的资源分配图中，不可能再出现环路，因而摒弃了\环路等待\条件。 22. 在银行家算法中，若出现下述资源分配情：
Process P0 P1 P2 P3 P4 Allocation 0032 1000 1354 0332 0014 Need 0012 1750 2356 0652 0656 Available 1622 试问：
⑴ 该状态是否安全？
⑵ 若进程P2提出请求Request(1，2，2，2)后，系统能否将资源分配给它？
⑴该状态是安全的，因为存在一个安全序列< P0P3P4P1P2>。下表为该时刻的安全序列表。 资源情况 进程 P0 P3 P4 P1 P2 Work Need Allocation Work+Allocation Finish 1 6 2 2 1 6 5 4 1 9 8 7 1 9 9 11 2 9 9 11 0 0 1 2 0 6 5 2 0 6 5 6 1 7 5 0 2 3 5 6 0 0 3 2 0 3 3 3 0 0 1 4 1 0 0 0 1 3 5 4 1 6 5 4 1 9 8 7 1 9 9 11 2 9 9 11 3 12 14 17 true true true true true ⑵若进程P2提出请求Request(1，2，2，2)后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P2，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源将无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁的发生。 第四章 存储器管理
1. 为什么要配置层次式存储器？
这是因为：a.设置多个存储器可以使存储器两端的硬件能并行工作。 b.采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。
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