操作系统习题解析：同步与调度策略

"操作系统习题集，涵盖进程同步、调度算法、内存管理等多个核心知识点，旨在帮助学生通过试题复习操作系统的主要概念和技术。" 操作系统是计算机系统的核心部分，管理着硬件资源并提供服务给用户和应用程序。以下是对题目中涉及知识点的详细解释： 1. **前驱图**：前驱图是描述操作序列的一种图形表示，用于表示计算过程中的依赖关系。在给定的公式(A2+4B)/(B+2A)中，前驱图会展示每个计算步骤的先后顺序，例如计算A2和4B是计算总和的前提，而计算总和又是除法的前提。 2. **P、V操作**：P、V操作是信号量机制的一部分，用于实现进程间的同步。在题目中： - 盘子问题：父亲和母亲分别用P操作等待盘子为空（香蕉或苹果），然后放水果并做V操作释放盘子。儿子和女儿用P操作等待他们各自想要的水果。 - 阅览室问题：读者进程使用P操作进入登记，V操作离开时消除登记，确保一次只有一个读者进行操作。 - 父母和孩子问题：类似盘子问题，每个角色都有其特定的P、V操作对应等待和释放资源。 3. **读者进程同步**：登记表的P、V操作确保每次只有一个读者登记和离开，防止并发冲突。 4. **并发执行与CPU空闲等待**： - 图形表示并发执行情况，通常使用Gantt图，展示各进程的执行时段。 - CPU空闲等待分析：在给定场景中，可能在等待输入或打印时出现空闲，比如程序A在等待打印时，如果B未占用CPU则CPU空闲。 5. **最短作业优先调度算法(SJF)**： - 调度顺序通常是根据作业的执行时间来决定的，选择执行时间最短的作业优先执行。 - 计算平均周转时间和平均带权周转时间，需要知道每个作业的提交时间、执行时间和完成时间，然后应用相应的计算公式。 6. **安全性问题与银行家算法**： - 安全性检查是判断系统是否可能出现死锁的一种方法。在资源分配情况下，需要检查是否存在安全序列，即所有进程都能完成。 - 进程P2申请资源时，需要检查是否满足安全性条件，如果分配后会导致系统无法达到安全状态，则不能分配。 7. **分页存储管理**： - 物理地址计算：逻辑地址2F6AH转换成物理地址，需要考虑页号和页内偏移。这里逻辑地址的页号是2F（15位），页内偏移是6AH（11位），结合给定的页面分配，计算得到物理地址。 - 页面替换算法：LRU和FIFO算法分别计算缺页次数和缺页率，LRU基于最近最少使用的页面被替换，FIFO则是按页面进入内存的顺序替换。 8. **逻辑地址到物理地址转换**： - 逻辑地址1011，2148，5012转换为物理地址，需要查看页表找到对应的块号，然后结合页面大小计算物理地址。 这些习题覆盖了操作系统中的关键概念，包括进程同步、调度、内存管理和页面替换策略，对于理解和掌握操作系统原理至关重要。通过解答这些问题，学生能够深入理解操作系统的运作机制。