吉林大学操作系统课件 作业解析1

1、操作系统作业（一）,作业 #1,进程切换时需要保存哪些现场信息？请尽量考虑完全。,答案：进程切换过程是进程上下文的切换过程，进程上下文是指进程运行的物理环境。包括地址映寄存器、通用寄存器、浮点寄存器、SP、PSW(程序状态字)、PC(指令计数器)、以及打开文件表等。,2. 由核心返回目态程序时，进程的PSW和PC为何必须用一条机器指令同时恢复？,答案：中断向量中程序状态字PSW和指令计数器PC的内容必须由一条指令同时恢复，这样才能保证系统状态由管态转到目态的同时，控制转到上升进程的断点处继续执行。 如果不同时恢复，则只能 1.先恢复PSW再恢复PC，在恢复PSW后已经转到目态，操作系统恢复PC

2、的使命无法完成 2.先恢复PC再恢复PSW，PC改变后转到操作系统另外区域（因为PSW仍在系统状态），PSW无法恢复,作业 #2,Consider the following program: var blocked: array0.1of boolean; turn:0.1; procedure P(id:integer); begin repeat blockedid:=true; while turnid do begin while blocked1-id do nothing turn:=id end; blockedid:=false; until false end;,begin

3、 blocked0:=false; blocked1:=false; turn:=0; parbegin P(0); P(1) parend; end. This is a software solution to the mutual exclusion problem proposed by Hyman. Find a counter example to demonstrate that this solution is incorrect. It is interesting to note that even the Communication of the ACM was fool

4、ed on this one.,begin repeat blockedid:=true; while turnid do begin while blocked1-id do nothing （1） turn:=id end; 若turn=1， blocked0:=true， blocked1:= false ，P(0), P(1)并发执行， P(0)先推进，当P(0)执行到while blocked1-id 时不满足条件跳出循环在（1）处让出处理机P(1)推进， P(1)执行while turnid 而进入临界区后让出处理机， P(0), 继续也进入临界区，不满足正确性。,作业 #3,关于

5、读者写者问题改进算法 semaphore r_w_w ,mutex ,s=1; int count=0; 写者活动： P(s); P(r_w_w); 写操作； V(r_w_w); V(s);,读者活动： P(s); P(mutex); count+; if (count=1) p(r_w_w); V(mutex); V(s); 读操作； P(mutex); count-; if (count=0) v(r_w_w); V(mutex);,写者优先算法 int readcount ,writecount =0; semaphore rsem, wsem =1; Semaphore x ,y ,

6、z =1;,Reader: writer: p(z) 1 p(y) p(rsem) 2 writecount+ p(x) if(writecount=1)p(rsem) 4 readcount+ v(y) if(readcount=1) p(wsem) p(wsem) 5 v(x) v(rsem) 3 v(wsem) v(z) p(y) writecount- p(x) if(writecount=0) readcount- v(rsem) 6 if(readcount=0) v(wsem) 7 v(y) v(x),作业 #4,设系统有5台类型相同的打印机，依次编号为1-5。又设系统有n个使用

7、打印机的进程，使用前申请，使用后释放。每个进程都有一个进程标识，用于区分不同的进程。每个进程有一个优先数，不同进程的优先数各异。当有多个进程同时申请打印机时，按照进程优先数由高到低的次序实施分配。试用信号量和PV操作实现对打印机资源的管理，即要求编写如下函数和过程。,（1）函数require(pid,pri)：申请一台打印机。参数pid为进程标识，其值为1-n之间的一个整数；pri为进程优先数，其值为正整数。函数返回值为所申请到的打印机的编号，其值为1-5的一个整数。 （2）过程return(prnt)：释放一台打印机。参数prnt为所释放的打印机的编号，其值为1-5的一个整数。,int lp

8、5; (initial value is 1) int count=5; int pN ;(initial value is -1) semaphore qN; (initial value is 0) semaphore mutex=1;,int require(int pid,int pri); p(mutex); L: if (count=0) pripid=pri; v(mutex) P(qpid); goto L; count-; int i; for( i=0; i5;i+) if (lpi!=0) lpi=0; return(i); V(mutex);,int return(in

9、t prnt) P(mutex); lpprnt=1; count+; int max , i , j; max=-1; for ( j=0;jmax) max=pj; i=j; if (max=-1) V(mutex); else pi=-1; v(qi; ,2.Hoare管程实现SCAN算法,Procedure upscan; Var I:0.200; Begin I:=headpos; flag:=true; While (I=199)and(countI=0) Do I:=I+1; If I=199 Then Begin countI:=countI-1; signal(cylinde

10、rI) flag=false ; End End;,Procedure downscan; Var I:-1.199; Begin I:=headpos; flag:=true; While (I=0)and(countI=0) Do I:=I-1; If I=0 Then Begin countI:=countI-1; signal(cylinderI) flag=false ; End End;,Procedure release; Begin busy:=false; If direction=up Then Begin upscan; if flag=true then downsca

11、n End Else Begin downscan; if flag=true then upscan End End;,Hansen管程中signal操作在唤醒条件队列的一个进程后执行此操作的进程离开管程，在本例中signal操作在release中的upscan和downscan中执行。如下：,Procedure release Begin If direction=up Then Begin upscan; downscan End Else Begin downscan; upscan End End;,当在upscan或downscan中执行signal操作时，进程就离开了管城即结束了

12、release，不会去执行upscan或downscan后面的downscan 或upscan。 但是在Hoare管程中当进程执行signal操作时，不仅会唤醒条件队列中的一个进程，同时执行此操作的进程并不离开管程而是在管程中的紧急队列排队，若还沿用Hanson管程的代码会出现以下情况。,若进程在upscan中执行signal操作后进入紧急队列，当进程在紧急队列被唤醒后就会继续执行release中的后续代码即执行downscan，这不符合程序的语义，一个进程一次只能释放一个资源同时也就只能唤醒一个进程，若进程继续执行downscan会执行下一个唤醒动作。,读者/写者问题（写者优先）,1. 用A

13、da语言中的会合解决读者/写者问题，要求写者优先。即编写一个任务，其中有如下四个入口： start_read; finish_read, start_write, finish_write. 提示：可以使用嵌套的accept语句。,读者-写者问题,Task readers_writers is entry start_read; entry finish_read; entry start_write; entry finish_write; End readers_writes; Task body readers_writers is; Var read_count, write_coun

14、t: integer; begin read_count:=0; write_count:=0;,读者-写者问题,Loop select when write_count=0 = accept start_read do read_count := read_count+1; end start_read or when read_count0 = accept finish_read do read_count := read_count-1; end finish_read; or,读者-写者问题,when write_count=0 = accept start_write do while read_count 0 do accept finish_read do read_count:= read_count -1; end finish_read end while end start_write; write_count:=write_count+1; or when write_count0 = accept finish_write do