操作系统信号量例题

？？？信号量的PV操作是如何定义的？试说明信号量的PV操作的物理意义。 参考答案：P（S）：将信号量S减1，若结果大于或等于0，则该进程继续执行；若结果小于0，则该进程被阻塞，并将其插入到该信号量的等待队列中，然后转去调度另一进程。

V（S）：将信号量S加1，若结果大于0，则该进程继续执行；若结果小于或等于0，则从该信号量的等待队列中移出一个进程，使其从阻塞状态变为就绪状态，并插入到就绪队列中，然后返回当前进程继续执行。

PV操作的物理含义：信号量S值的大小表示某类资源的数量。当S>0时，其值表示当前可供分配的资源数目；当S<0时，其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。每执行一次P操作，S值减1，表示请求分配一个资源，若S≥0，表示可以为进程分配资源，即允许进程进入其临界区；若S<0，表示已没有资源可供分配，申请资源的进程被阻塞，并插入S的等待队列中，S的绝对值表示等待队列中进程的数目，此时CPU将重新进行调度。每执行一次V操作，S值加1，表示释放一个资源，若S>0，表示等待队列为空；若S≤0，则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程，于是唤醒其中一个进程，并将其插入就绪队列。无论以上哪种情况，执行V操作的进程都可继续运行。

1、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：启动车辆； 正常行车； 到站停车； 售票员的活动：

关车门； 售票； 开车门；

在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用P、V操作实现它们的同步

？？？信号量的PV操作是如何定义的？试说明信号量的PV操作的物理意义。 参考答案：P（S）：将信号量S减1，若结果大于或等于0，则该进程继续执行；若结果小于0，则该进程被阻塞，并将其插入到该信号量的等待队列中，然后转去调度另一进程。

V（S）：将信号量S加1，若结果大于0，则该进程继续执行；若结果小于或等于0，则从该信号量的等待队列中移出一个进程，使其从阻塞状态变为就绪状态，并插入到就绪队列中，然后返回当前进程继续执行。

PV操作的物理含义：信号量S值的大小表示某类资源的数量。当S>0时，其值表示当前可供分配的资源数目；当S<0时，其绝对值表示S信号量的等待队列中的进程数目。每执行一次P操作，S值减1，表示请求分配一个资源，若S≥0，表示可以为进程分配资源，即允许进程进入其临界区；若S<0，表示已没有资源可供分配，申请资源的进程被阻塞，并插入S的等待队列中，S的绝对值表示等待队列中进程的数目，此时CPU将重新进行调度。每执行一次V操作，S值加1，表示释放一个资源，若S>0，表示等待队列为空；若S≤0，则表示等待队列中有因申请不到相应资源而被阻塞的进程，于是唤醒其中一个进程，并将其插入就绪队列。无论以上哪种情况，执行V操作的进程都可继续运行。

1、设公共汽车上，司机和售票员的活动分别是：

司机的活动：启动车辆； 正常行车； 到站停车； 售票员的活动：

关车门； 售票； 开车门；

在汽车不断地到站、停车、行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用P、V操作实现它们的同步

（一） 图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。要几个程序？有多少个进程？（答：一个程序；为每个读者设一个进程）

（1） 当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞） （2） 当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。 设信号量 S=200；MUTEX=1; P(S)

P(MUTEX) 登记

V(MUTEX) 阅读

P(MUTEX) 注销

V(MUTEX) V(S) (2)

设信号量 MUTEX=1; 整型变量 S=200; P(MUTEX) IF(S==0) { V(MUTEX) RETURN }

ELSE{

COUNT=COUNT-1; 登记

V(MUTEX) 阅读

P(MUTEX)

COUNT=COUNT+1; 注销

V(MUTEX) RETURN }

解（1 )

设信号量：S=100; MUTEX=1 P(S)

P(MUTEX) 登记

V(MUTEX) 阅读

P(MUTEX) 注销

V(MUTEX) V(S) 解(2)

设整型变量 COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX); I

P,V操作

P(S):S=S-1;=> IF S>=0 CONTINUE; ELSE WAIT; 申请锁

V(S):S=S+1;=> IF S<=0 RELEASE_A_PROCESS; 释放锁

(一)图书馆有100个座位,每位进入图书馆的读者要在登记表上登记,退出时要在登记表上注销.要几个程序？有多少个进程？(答:一个程序;为每个读者设一个进程)

(1)当图书馆中没有座位时,后到的读者在图书馆为等待(阻塞)

(2)当图书馆中没有座位时,后到的读者不等待,立即回家.

解(1)

设信号量:

S=100;MUTEX=1;

P(S)

P(MUTEX)

登记

V(MUTEX)

阅读,复习

P(MUTEX)

注销

V(MUTEX)

V(S)

解(2)

设整型变量COUNT=100;信号量:MUTEX=1;

P(MUTEX);

IF(COUNT==0)

{

V(MUTEX);

RETURN;

}

COUNT=COUNT-1;

登记

V(MUTEX);

阅读

P(MUTEX);

COUNT=COUNT+1;

V(MUTEX);

RETURN;

(二)有一座东西方向的独木桥;用P,V操作实现:

(1)每次只允许一个人过桥;

(2)当独木桥上有行人时,同方向的行人可以同时过桥,相反方向的人必须等待.

(3)当

操作系统例题讲解

一、调度算法

对如下表所示的5个进程：

进程 P1 P2 P3 P4 P5 到达时间（ms） 2 0 4 0 5 优先级 3 1 4 2 5 CPU阵发时间（ms） 3 2 3 4 2 采用可剥夺的静态最高优先数算法进行调度（不考虑系统开销）。 问 题： ⑴ 画出对上述5个进程调度结果的Gantt图；

⑵ 计算5个进程的平均周转时间、平均带权周转时间。

解： ⑴ 调度结果的Gantt图如下： 0

P4 2

P1 4 P3 5 P5 7

P3 9 P1 10

P4 12

P2 14

(2) 时间计算： 进程 P1 P2 P3 P4 P5 到达时间 （ms） 2 0 4 0 5 优先级 3 1 4 2 5 运行时间 （ms） 3 2 3 4 2 开始时间 （ms） 2 12 4 0 5 完成时间 （ms） 10 14 9 12 7 周转时间（ms） 8 14 5 12 2 带权周转时间（ms） 8/3 7 5/3 3 1 平均周转时间=(8+14+5+12+2)/5=41/5=8.2 (ms) 平均带权周转时间=(8/3+7+5/3+3+1)/5=46/15≈3.07(ms)

二、存储管理

某系统采用虚拟页式存储管理方式

一、选择题

1．当（ ）时，进程从执行状态转变为就绪状态。 A．进程被调度程序选中 B。时间片到 C．等待某一事件 D。等待的事件发生 2．操作系统中，wait、signal操作是一种（ ） A．机器指令 B．系统调用命令 C．作业控制命令 D．低级进程通信原语 3. 下面对进程的描述中，错误的是（ ）。

A.进程是动态的概念 B.进程执行需要处理机 C.进程是有生命期的 D.进程是指令的集合

4. 下列各项工作步骤中，（ ）不是创建进程所必需的步骤。 A.建立一个PCB B.作业调度程序为进程分配CPU C.为进程分配内存等资源 D. 将PCB链入进程就绪队列 5. 下列关于进程的叙述中，正确的是（ ）。 A.进程通过进程调度程序而获得CPU。

B.优先级是进行进程调度的重要依据，一旦确定不能改变。 C.在单CPU系统中，任一时刻都有1个进程处于运行状态。 D.进程申请CPU得不到满足时，其状态变为等待状态。 6. 有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量

1．2例题精选

例1.1如何理解虚拟机的概念？

解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。在单CPU的计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。

讨论 “虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。例如，虚拟存储器，使一台只有4MB内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。

例1.2什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？

解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。其主要优点是：

（1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序

一、选择题

1．当（ ）时，进程从执行状态转变为就绪状态。 A．进程被调度程序选中 B。时间片到 C．等待某一事件 D。等待的事件发生 2．操作系统中，wait、signal操作是一种（ ） A．机器指令 B．系统调用命令 C．作业控制命令 D．低级进程通信原语 3. 下面对进程的描述中，错误的是（ ）。

A.进程是动态的概念 B.进程执行需要处理机 C.进程是有生命期的 D.进程是指令的集合

4. 下列各项工作步骤中，（ ）不是创建进程所必需的步骤。 A.建立一个PCB B.作业调度程序为进程分配CPU C.为进程分配内存等资源 D. 将PCB链入进程就绪队列 5. 下列关于进程的叙述中，正确的是（ ）。 A.进程通过进程调度程序而获得CPU。

B.优先级是进行进程调度的重要依据，一旦确定不能改变。 C.在单CPU系统中，任一时刻都有1个进程处于运行状态。 D.进程申请CPU得不到满足时，其状态变为等待状态。 6. 有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量

1．2例题精选

例1.1如何理解虚拟机的概念？

解:一台仅靠由硬件组成的计算机一般被称为裸机，不易使用。操作系统为用户使用计算机提供了许多服务，从而把一台难于使用的裸机改造成了功能更强大、使用更方便的计算机系统，这种计算机系统称为虚拟机。所谓虚拟，是指把一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。前者是实际存在的，而后者是虚的，只是用户的一种感觉。在单CPU的计算机系统中能同时运行多道程序，好像每个程序都独享一个CPU，这就是虚拟。在构造操作系统时，把操作系统分成若干层，每层完成特定的功能，从而形成一个虚拟机。下层的虚拟机为上层的虚拟机提供服务，这样逐次扩充以完成操作系统的功能。

讨论 “虚拟”的概念体现在操作系统的方方面面。例如，虚拟存储器，使一台只有4MB内存的计算机可以运行总容量远远超过4 MB的程序；虚拟外设，能够使多个用户同时访问该外设等。

例1.2什么是多道程序设计，它的主要优点是什么？

解: 所谓多道程序设计是指把一个以上的程序存放在内存中，并且同时处于运行状态，这些程序共享CPU和其他计算机资源。其主要优点是：

（1）CPU的利用率高：在单道程序环境下，程序独占计算机资源，当程序

操作系统课程设计

课程设计报告

课题：利用信号量和多线程机制实现“哲学家进餐”问题

所在学院： 信息工程学院 班 级： 计科1201 学 号： 121404114 姓 名： 魏 祥 指导教师： 徐向英

2015年1月 1日

目录

一、课程设计目标 ..................................................................... 3 二、课题内容 ........................................................................... 3 三、设计思路 ........................................................................... 3 四、源代码 .................................................................................. 5 五、运行与测