操作系统概念与同步问题解析

该资源是关于操作系统课程的习题答案，涵盖了操作系统的基本概念、进程调度、同步机制等核心知识点。 1. 操作系统的定义及功能： 操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和控制计算机的硬件与软件资源，提供用户与计算机之间的交互接口。其主要功能包括：进程管理、内存管理、文件管理、设备管理、作业调度以及用户接口。操作系统通过多任务处理和资源分配，使得多个程序可以并发执行，提高计算机系统的效率和利用率。 2. 进程调度与CPU空闲等待： 在描述中提到的计算机系统中，有两个程序A和B。程序A的执行顺序是计算、打印、计算、打印，而程序B是计算、输入、计算。分析两道程序的运行轨迹，可以看出在100ms到150ms这段时间，CPU处于空闲等待状态，因为程序A正在进行打印操作，而程序B此时还未完成输入，所以CPU没有工作可做。对于程序A和B，程序A在整个执行过程中没有等待CPU，而程序B在180ms到200ms之间等待CPU，因为它需要进行计算但缓冲区尚未准备好。 3. 同步机制：公共汽车上的司机和售票员活动模型： 这个例子展示了如何使用信号量和P、V操作来实现进程同步。在这个模型中，信号量s1表示车辆是否可以行驶，初始值为0；s2表示车门是否可以打开，初始值也为0。司机先执行P(s1)，表示检查车辆是否可以启动，然后执行任务，完成后执行V(s2)，通知售票员车已到站。售票员先执行V(s1)，表示车门已关闭，允许车辆行驶，然后售票，接着执行P(s2)，表示等待车停稳后开门。这种同步机制避免了司机在车未停稳时售票或售票员在车行驶时开门的冲突。 4. 缓冲区同步问题： 这里有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区。P进程读取数据放入缓冲区，Q进程从缓冲区取出数据处理后再放回，R进程则读取Q处理后的数据进行打印。为了保证数据的一致性和正确性，需要使用信号量进行同步控制。信号量sp、sq和sr分别用于保护缓冲区的读写操作。P进程在写入数据前先P(sp)，确保缓冲区未被占用；写入后V(sq)通知Q进程数据已准备好。Q进程在读取数据前P(sq)，确保数据已准备好，处理后V(sr)告诉R进程数据已处理好。R进程在读取数据前P(sr)，防止数据未处理完毕。这种同步机制避免了数据竞争和死锁的发生。 总结来说，这个资源讨论了操作系统的基础知识，如操作系统的定义及其功能、进程调度与CPU利用、进程同步机制以及多进程共享资源的问题，这些都是操作系统课程中的关键概念。