习题课（ 1 ） 进程管理及调度

复习 进程概念、描述及状态 进程概念、描述及状态 进程的同步与互斥及应用 进程的同步与互斥及应用 管程机制 管程机制 进程通信 进程通信 进程调度算法 进程调度算法 进程死锁 进程死锁 线程 线程

1 计算 有一台计算机，具有 1M 内存，操作系统占 用 200KB, 每个用户进程各占 200KB 。如果 用户进程等待 I/O 的时间为 80% ，若增加 1MB 内存，则 CPU 的利用率提高多少？ 有一台计算机，具有 1M 内存，操作系统占 用 200KB, 每个用户进程各占 200KB 。如果 用户进程等待 I/O 的时间为 80% ，若增加 1MB 内存，则 CPU 的利用率提高多少？

分析计算 设每个进程等待 I/O 的百分比为 P, 则 n 个进程同时 等待 I/O 的概率是 P n 设每个进程等待 I/O 的百分比为 P, 则 n 个进程同时 等待 I/O 的概率是 P n n 个进程同时等待 I/O 时， CPU 为空闲，利用率为 1-P n n 个进程同时等待 I/O 时， CPU 为空闲，利用率为 1-P n 本题，除去操作系统，可容纳 4 个用户进程，每个 用户等待外设时间为 80% ： 本题，除去操作系统，可容纳 4 个用户进程，每个 用户等待外设时间为 80% ： CPU 利用率 =1- （ 80% ） 4 =0.59 CPU 利用率 =1- （ 80% ） 4 =0.59 若增加 1MB 内存，系统可同时运行 9 个进程 若增加 1MB 内存，系统可同时运行 9 个进程 CPU 利用率 =1- （ 80% ） 9 =0.87 CPU 利用率 =1- （ 80% ） 9 =0.87 CPU 利用率提高 =87/59=1.47 CPU 利用率提高 =87/59=1.47 即：提高 47% 即：提高 47%

2 计算题 下面的 C 程序, 若以进程离开循环时来标识进程， 试画出该程序产生进程的家族树，并简要分析？ 下面的 C 程序, 若以进程离开循环时来标识进程， 试画出该程序产生进程的家族树，并简要分析？#include<stdio.h> #include #include main() {int i,pid; for(i=1;i<4;i++) if (pid=fork()) break; }

分析解答 fork() 每次执行时，父 进程 pid>0, 跳出循环 fork() 每次执行时，父 进程 pid>0, 跳出循环 子进程 pid=0, 成为下一 轮循环的父进程 子进程 pid=0, 成为下一 轮循环的父进程

扩展 main() main() {int i,pid; for(i=1;i<4;i++) if (pid=fork()<=0) break; }

3 进程的同步与互斥 桌上有一只空盘子，允许存放一只水果。 爸爸可向盘中放苹果和桔子，儿子专等吃 盘中的苹果，女儿专等吃盘中的桔子。规 定当盘空时一次只能放一只水果供吃着使 用。请用 P 、 V 原语实现爸爸、儿子、女儿 3 个并发进程的同步 桌上有一只空盘子，允许存放一只水果。 爸爸可向盘中放苹果和桔子，儿子专等吃 盘中的苹果，女儿专等吃盘中的桔子。规 定当盘空时一次只能放一只水果供吃着使 用。请用 P 、 V 原语实现爸爸、儿子、女儿 3 个并发进程的同步

分析解答 设置 3 个信号量 设置 3 个信号量 Int S=1;// 盘子是否为空 Int Sa=0;// 盘子是否有苹果 Int S0=0;// 盘子是否有桔子 Main() { Father(); Son(); Danghter(); }

Father() { While(1) { P(S); 水果放入盘中； If( 放入的是桔子 ) V(S0); Else V(Sa); } Son() { While(1) { P(S0); 从盘中取出桔子； V(S); 吃桔子； } Danghter() { While(1) { P(Sa); 从盘中取出苹果； V(S); 吃苹果； }

4 死锁 一台计算机有 8 台磁带机，他们由 n 个进程 竞争使用，每个进程可用 3 台磁带机，请问 n 为多少时，系统没有死锁危险 ? 说明原因 一台计算机有 8 台磁带机，他们由 n 个进程 竞争使用，每个进程可用 3 台磁带机，请问 n 为多少时，系统没有死锁危险 ? 说明原因 解答： 解答： N=1,2,3 是不会死锁 N=1,2,3 是不会死锁

例 4.2 假设一计算机系统有 R1 设备 3 台和 R2 设备 4 台， 他们被 P1 ， P2 ， P3 ， P4 进程所共享且已知这四 个进程均以如下顺序使用两类资源。 假设一计算机系统有 R1 设备 3 台和 R2 设备 4 台， 他们被 P1 ， P2 ， P3 ， P4 进程所共享且已知这四 个进程均以如下顺序使用两类资源。 -> 申请 R1-> 申请 R2-> 申请 R1-> 释放 R1-> 释放 R2- > 释放 R1-> -> 申请 R1-> 申请 R2-> 申请 R1-> 释放 R1-> 释放 R2- > 释放 R1-> （ 1 ）系统运行过程中是否有产生死锁的可能？为 什么？ （ 1 ）系统运行过程中是否有产生死锁的可能？为 什么？ （ 2 ）如果有可能的话，请举出一种情况，并画出 表示死锁状态的进程 - 资源图。 （ 2 ）如果有可能的话，请举出一种情况，并画出 表示死锁状态的进程 - 资源图。

解答 (1)4 个进程需要使用的资源数为： R1 设备各 2 台， R2 设备各 1 台 资源总数不够，系统运行过程中有可 能死锁 (2)3 个进程都执行完第 1 步（申请 R1 ）， 开始执行第 2 步（申请 R2 ），另一 个资源因没有 R1 资源而被阻塞。 3 个进程都执行完第 2 步（申请 R2 ）后， 系统仅剩一个 R2 资源。 这时 3 个进程都申请 R1 （第 3 步），因 此，全部阻塞。 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 R2R2 R1R1