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答案来源：www.ybaotk.com《操作系统》模拟题
1．试说明操作系统与硬件、其他系统软件以及用户之间的关系。
答：操作系统是覆盖在硬件上的第一层软件，它管理计算机的硬件和软件资源，并向用户提供良好的界面。操作系统与硬件紧密相关，它直接管理着硬件资源，为用户完成所有与硬件相关的操作，从而极大地方便了用户对硬件资源的使用，并提高了硬件资源的利用率。操作系统是一种特殊的系统软件，其他系统软件运行在操作系统基础之上，可获得操作系统提供的大量服务，也就是说，操作系统是其他系统软件和硬件的接口。而一般用户使用计算机除了需要操作系统支持外，还需要用到大量的其他系统软件和应用软件，以使其工作更加方便和高效。
2. 某工厂有一个可以存放设备的仓库，总共有8个位置可以存放8台设备。生产部门生产的每一台设备都必须入库。销售部门可以从仓库提出设备供应客户。设备的出库和入库都必须借助运输工具。现在只有一套运输工具，每次只能运输一台设备，系统共使用三个信号量，S代表互斥信号量，表示运输工具；S1和S2均为同步信号量，S1表示仓库中可以存放设备的空闲位置，S2表示仓库中已经被设备占用了的位置。请设计一个能协调工作的自动调度管理系统，并利用记录型信号量写出解决此问题的程序代码，请注明信号量的初值。
答：Var S,S1,S2:semaphore:=1,8,0；
buffer:array[0,…,n-1] of item;
parbegin
A:begin
repeat
生产设备;
p(S1);
p(S);
把设备送入仓库
v (S);
v(S2);
until false;
end
B:begin
repeat
p(S2);
p(S);
从仓库取出一台设备
v (S);
v(S1);
把设备销售给客户
until false;
end parend
end
3. 简述产生死锁的四个必要条件是什么？
答：产生死锁的四个必要条件是：
（1）互斥条件。进程要求对所分配的资源进行排他性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占有。
（2）请求和保持条件。当进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3）不剥夺条件。进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完后由自己释放。
（4）环路等待条件。在发生死锁时，必然存在一个进程—资源的环形链。
4.生产者－消费者(Producer-Consumer)问题是著名的进程同步问题，它描述一组生产者向一组消费者提供消息的过程。生产者和消费者共享一个有界缓冲池，生产者向其中投放消息，消费者从中取得消息。假设缓冲池中有n个缓冲区，每个缓冲区存放一个消息，可利用互斥信号量mutex使诸进程对缓冲池实现互斥访问；利用empty和full计数信号量分别表示空缓冲及满缓冲的数量。又假定这些生产者和消费者互相等效，只要缓冲池未满，生产者可将消息送入缓冲池；只要缓冲池未空，消费者可从缓冲池取走一个消息。请利用记录型信号量写出解决此问题的程序代码。
答案：
Var mutex,empty,full:semaphore:=1,n,0；
buffer:array[0,…,n-1] of item;
in,out:integer:=0,0;
begin
parbegin
Producer:begin
repeat
…
produce an item nextp;
…
p(empty);
p(mutex);
buffer(in):=nextp;
in:=(in+1) mod n; //in指针后移，循环缓冲区
v (mutex);
v(full);
until false;
end
Consumer:begin
repeat
p(full);
p(mutex);
nextc:=buffer(out);
out:=(out+1) mod n;
v (mutex);
v(empty);
consume the item in nextc;
until false;
end
parend
end
5. 在银行家算法中，若出现下面的资源分配情况：
Process Allocation Need Available
P0 1 0 2 2 1 0 5 4 1 6 2 3
P1 1 0 0 1 1 7 5 0
P2 1 3 5 4 0 3 5 10
P3 0 1 1 2 0 2 3 2
P4 0 0 2 4 0 0 2 2
试问：
(1)此刻该状态是否安全？
(2)若P1发出请求Request(1,3,2,0)后，系统能否将资源分配给它？
答：
(1)利用安全性算法对上面的状态进行分析，如下图所示，可以找到安全序列{P4，P3，P0，P2，P1}，故系统是安全的。
Process Work Need Allocation Work+ Allocation Finish
P4 1623 0022 0024 1647 True
P3 1647 0232 0112 1759 True
P0 1759 1054 1022 277 11 True
P2 277 11 035 10 1354 3 10 12 15 True
P1 3 10 12 15 1750 1001 4 10 12 16 True
(2)P1发出请求Request(1,3,2,0)后，系统按银行家算法进行检查：
1)Request(1,3,2,0)<= Need(1750)
2)Request(1,3,2,0)<= Available (1623)
3)系统先假定可为P1分配资源，并修改Available，Allocation和Need向量：
Available= (0303)
Allocation=(2321)
Need=(0430)
4)进行安全性检查：此时对所有的进程，条件Need〈= Available(0303)都不成立，即Available不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态。
因此，P1发出请求Request(1,3,2,0)后，系统不能将资源分配给它。
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发表于 2023-4-4 09:40:23
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