操作系统作业参考答案及其知识点(2)

基本工作原理：当一个进程要发送消息时，先在自己的消息发送区里生成发送的消息；然后向系统申请一个消息缓冲区，把消息从发送区复制到消息缓冲区中；随后该消息缓冲区被挂到接收消息的进程的消息队列上，供接近者在需要时从消息队列中摘下并复制到消息接近区去使用，同时释放消息缓冲区

29、叙述产生死锁的必要条件。 答：

? 互斥条件：进程互斥使用资源

? 占有和等待条件：申请新资源时得不到满足等待，不释放已占有资源 ? 不剥夺条件：一个进程不能抢夺其他进程占有的资源 ? 循环等待条件：存在一组进程循环等待资源的

31、何谓银行家算法？叙述其基本原理。 答：

银行家算法是资源分配时的保守算法，系统掌握资源动态申请和使用情况，每次资源申请时用某种分配算法测试安全性，以避免死锁发生。

银行家算法进行计算时必须知道要管理的全部资源信息，包括多少种资源，每种资源的数量，当前有多少个进程，每个进程需要资源的最大数量，要求每个进程获取最大的资源后应该有限时间内释放所有所占的资源。每次资源分配时，新的状态要求必须时安全的，也就是能够找到一个安全序列使所有的进程能获取其申请的最大资源数量，这是此次分配是可行的，如果不能找到一个安全序列则拒绝此次分配。这就是银行家算法的基本原理。

应用题：

3、有两个优先级相同的进程P1和P2，各自执行的操作如下，信号量S1和S2初值均为0。试问P1、P2并发执行后，x、y、z的值各为多少？

P1: P2:

6

begin begin

y:=1; x:=1; y:=y+3; x:=x+5; V(S1); P(S1); z:=y+1; x:=x+y; P(S2); V(S2); y:=z+y; z:=z+x; end; end;

答：P1和P2两个进程的头两句是可以并行执行的，而且不是数据相关的。后去语句可根据PV操作原理可知，P1必定先执行，直到P(S2);暂停，此时P2执行，过了V(S2);语句，P1才能继续执行，此时x＝10，y＝4，z＝5。P1和P2进程的最后两个语句执行的顺序关系非常大，因为是数据相关的。

如果P1先执行，则最后的值为x＝10，y＝9，z＝15 如果P2先执行，则最后的值为x＝10，y＝19， z＝15

4、有一阅览室，读者进入时必须先在一张登记表上登记，该表为每一个座位列出一个表目，包括座号、性命、读者离开时要注销登记信息；假如阅览室有100个座位。试用信号量和P/V操作。 答：

（一）定义两个信号量并初始化 mutex:semaphor; empty:semaphor; empty=100;mutex=1;

信号量和P/V操作的实现过程

Process Pi //每个读者的进程 Begin

p(empty); p(mutex); 进入登记 v(mutex)；

进入阅览室阅读； p(mutex); 退出登记 v(mutex)； 离开阅览室 v(empty)； End;

（二）定义三个信号量并初始化 mutex:semaphor; empty,full:semaphor;

7

empty=100,full=0;mutex=1;

信号量和P/V操作的实现过程

Process Pi //每个读者的进入阅览室进程 Begin

p(empty); p(mutex); 进入登记 v(mutex)；

进入阅览室阅读； v(full)； End;

Process Pi //每个读者的退出阅览室进程 Begin p(full); p(mutex); 退出登记 v(mutex)； 离开阅览室 v(empty)； End;

知识点：

1、顺序程序设计的特性

2、PV操作来实现正确的临界区访问（读者写者问题等）及PV操作的过程 3、进程通信的方式及高级通信方式的分类 4、死锁产生的四个必要条件

5、死锁预防的方法（银行家算法） 6、死锁的检测算法 7、进程相互制约的分类

第四章

思考题：

3、什么是逻辑地址（空间）和物理地址（空间）? 答：把目标模块中的地址称为相对地址（或称为“逻辑地址”），而把相对地址的集合称为“相对(逻辑)地址空间”或简称为“地址空间”。

存中一系列存储信息的物理单元集合为内存地址。内存中物理单元的编号称为物理地址或绝对地址，相应的也称为物理地址空间。

9、什么是虚拟存储器？列举采用虚拟技术的必要性和可能性。

8

答：虚拟存储器的定义：在具有层次结构存储器的计算机系统中，采用自动实现部分装入和部分对换功能，为用户提供一个比物理主存容量大得多的，可寻址的一种“主存储器”。

程序的局部性原理是虚拟存储器存在的可能性，它是指程序在执行过程中的一个较短时间内，所执行的指令地址或操作数地址分别局限于一定的存储区域中。又可细分时间局部性和空间局部性。

多道程序设计需要大的物理空间；内存相对于硬盘来说比较贵；当前越来越多的程序及其处理的数据比较大，需要更多的物理空间，这些是虚拟存储的必要性。

10、试述请求分页虚拟存储管理的实现原理。

答：分页式虚拟存储系统是将作业信息的副本存放在磁盘中，当作业被调度投入运行时，不把作业的程序和数据全部装入主存，而仅装入立即使用的页面，在执行过程中访问到不在主存的页面时（比如产生缺页中断）再把它们动态装入 。 采用扩充页表的内容，增加驻留标志位和页面辅存的地址等信息，实现页面是否在内存。

13、试比较分页式存储管理和分段式存储管理。

答：分段是信息的逻辑单位，由源程序的逻辑结构所决定，用户可见

段长可根据用户需要来规定，段起始地址可从任何主存地址开始

分段方式中，源程序(段号，段内位移)经连结装配后地址仍保持二维结构 分页是信息的物理单位，与源程序的逻辑结构无关，用户不可见 页长由系统确定，页面只能以页大小的整倍数地址开始

分页方式中，源程序(页号，页内位移)经连结装配后地址变成了一维结构

30、分页式存储管理中，试分析大页面与小页面各自的优点。 答：从三个方面进行比较

1）从页表大小考虑 其占内存多少 2）从主存利用率考虑 片内碎片

3）从读写一个页面所需时间考虑一次读写占的比例 最佳页面尺寸：512B—4KB之间

应用题：

1、一个请求分页虚拟存储管理系统中，一个程序运行的页面走向是：

1、2、3、4、2、1、5、6、2、1、2、3、7、6、3、2、1、2、3、6.

分别用FIFO、OPT和LRU算法，对分配给程序3、4、5、6个页框的情况下，分别求出缺页次数和缺页中断率。 答：以3、4个页框为例 页面数分别为3的FIFO

1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 2 3 4 4 1 5 6 2 1 1 3 7 6 6 2 1 1 3 6 1 2 3 3 4 1 5 6 2 2 1 3 7 7 6 2 2 1 3 1 2 2 3 4 1 5 6 6 2 1 3 3 7 6 6 2 1 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺页次数16 缺页率为16/20

页面数分别为4的FIFO

9

1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 2 3 4 4 4 5 6 2 1 1 3 7 6 6 2 1 1 3 3 1 2 3 3 3 4 5 6 2 2 1 3 7 7 6 2 2 1 1 1 2 2 2 3 4 5 6 6 2 1 3 3 7 6 6 2 2 1 1 1 2 3 4 5 5 6 2 1 1 3 7 7 6 6 缺 缺 缺 缺

缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺页次数14 缺页率为14/20

页面数分别为3的OPT 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 7 7 7 2 2 2 2 2 3 4 4 4 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 1 1 1 1 缺 缺

缺 缺

缺 缺

缺 缺 缺 缺 缺 缺页次数11 缺页率为11/20

页面数分别为4的OPT

1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 7 7 7 7 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 5 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺页次数8 缺页率为8/20

页面数分别为3的LRU

1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 1 2 3 4 2 1 5 6 6 1 2 3 7 6 3 3 1 2 缺 缺 缺 缺 缺 缺页率为15/20 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺 缺页次数15

页面数分别为4的LRU 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 6 1 2 3 4 2 1 5 6 2 1 2 3 7 6 3 2 1 2 3 1 2 3 4 2 1 5 6 6 1 2 3 7 6 3 3 1 2 1 1 3 4 2 1 5 5 6 1 2 2 7 6 6 6 1 缺 缺 缺 缺 缺 缺

缺页率为10/20

缺 缺 缺 缺 缺页次数10

知识点：

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