操作系统pv操作经典例题

问题1 一个司机与售票员的例子

在公共汽车上，为保证乘客的安全，司机和售票员应协调工作：

停车后才能开门，关车门后才能行车。用PV操作来实现他们之间的协调。 S1：是否允许司机启动汽车的变量 S2：是否允许售票员开门的变量 driver()//司机进程 {

while (1)//不停地循环 {

P(S1);//请求启动汽车 启动汽车; 正常行车； 到站停车；

V(S2); //释放开门变量，相当于通知售票员可以开门 } }

busman()//售票员进程 {

while(1) {

关车门;

V(S1)；//释放开车变量，相当于通知司机可以开车 售票

P(S2)；//请求开门 开车门； 上下乘客； } }

注意：busman() driver() 两个不停循环的函数

问题2 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

PV操作练习题

1.单位要对参加招聘的人员进行面试。待聘人员先要从1号门进入接待室。接待室最多可同时容纳20人，当不满20人时，允许在门外的等待者进入。每次允许在接待室等待的一个人通过2号门进入面试室，一个面试者结束面试后再让下一个进入。回答下列问题： (1)把每个面试者看作一个进程。若用PV操作进行管理，应怎样定义信号量及其初值? (2)在下面进程的程序中的方框位置填写正确的P、V操作，以保证并发进程的正确执行。

答：(1)S1= ____________ ,S2= ____________ (2) ①__________； ②__________； ③__________； ④__________。

2系统有某类资源7个。如果每个进程最多申请3个资源，为保证系统的安全，应限制最多__________个进程并发执行。

3. 有两个并发执行的进程A和B。进程A每次读一个随机整数，由进程B统计读出的偶数个数。回答下列问题：

（1）并发进程A和B之间是同步还是互斥关系？

（2）给出用PV操作管理时应定义的信号量及其初值。

（3）将下列进程的程序结构中的方框位置填写完整，以保证进程能按要求正确地并

操作系统设计实验报告

—— PV操作

学院：计算机科学技术与通信工程学院

班级：计算机0501班

姓名：白璐 学号：3050603018 指导老师：牛德娇

2008年 1月18

1

日

一、操作系统课程设计题目

LINUX系统管理实践与进程控制、进程通信实现

进程通信题目：桌上有一只盘子，每次只能放入3只水果。爸爸专放苹果，妈妈专放橘子，一个儿子专等吃盘子中的橘子，一个女儿专等吃盘子中的苹果。用P，V操作实现爸爸、妈妈、儿子、女儿进程的同步控制，橘子用orange表示，苹果用apple表示，空用empty表示。

二、开发环境

LINUX环境

三、分析设计

（一）实验原理

1. 原理：

parents（包括father和mother）--> |+++|（缓冲区：存放3个水果）-->daughter和son。 Parents和daughter、son通过共享缓冲区进行通信，信号量用于对缓冲区互斥访问、对parents和daughter、son进行同步。

2.共有五个程序：control , father , mother,son,daughter.其中control是主控程序. con

例1 在某展示厅设置一个自动计数系统，以计数器count表示在场的人数，count是动态变化的，若有一个人进入展示厅进程pin对计数器count加1，当有一个人退出展示厅时，进程pout实现计数器减1。由于进、出所以展示厅的人是随机的，用P-V操作实现。（并发进程之间的互斥问题）

解：定义信号量：S——表示是否有进程进入临界区，初值为1.（表示没有进程进入临界区） begin

count: Integer; S: semaphore; count:=0; S:=1; cobegin process Pin R1: Integer; begin P (S); R1:=count; R1:=R1+1; count:=R1; V(S); end;

Process Pout R2: Integer;

begin P (S); R2:=count; R2:=R2-1; count:=R2; V (S); end; count; end;

例2 与生产者和消费过者相似的问题，把―A进程将记录送入缓冲器‖看生产者生产了一件物品且把物品存入缓冲器，把―B进程从缓冲器中取出记录并加工‖看作是消费

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

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

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） 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