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1、1 操作系统作业（2011-04-21）：1、假定某采用页式存储管理的系统中，主存容量为1MB，被分成 256 块，块号为 0，1，2，,255。现有一个共4 页（页号为0，1，2，3）的作业被依次装入到主存的第2，4，1，5块中。请回答：（1）主存地址应该用多少位来表示？（2）作业每一页的长度为多少字节？逻辑地址中的页内地址部分应占用多少位？（3）画出页表并给出作业中每一页占用的主存块起始地址。（4）若作业执行中要从第0 页的第 75 单元和第3页的第 548 单元读信息，那么，实际应从主存的哪两个单元读信息？请把应访问的主存绝对地址用十六进制数表示。分析 由于主存容量为1M，而 1M 等于
2、 2 的 20 次方，因而主存地址应用20 位来表示。1M的主存空间被分成256 块，因而每一块的长度为2 的 20 次方 2 的 8 次方 2 的 12 次方4096（字节）。在页式存储管理的系统中，作业信息分页的大小应该与主存分块的大小一致，故作业每一页的长度应为4096 个字节。于是，逻辑地址中的页内地址部分应占12 位。因为主存块的大小为4096 个字节（4K 字节），块的编号从0 开始，主存的绝对地址也是从0 开始的，故每个主存块的起始地址为：块长*块号=4K*块号现作业被分成四页（页号为0，1，2，3）且分别装入到第2，4，1，5 块中。那么，这四页信息所在主存块起始地址应依次为：
3、8K，16K，4K，20K。作业执行时应把逻辑地址转换成绝对地址，地址转换的一般公式为：绝对地址=块号*块长+页内地址利用二进制乘法的特性，只要把根据页号从页表中查得的块号作为高地址部分，把逻辑地址中的页内地址作为低地址部分，就能得到对应的绝对地址。根据本题的假设，主存地址共20 位，页内地址占用了12 位，因而，高地址部分占8 位，低地址部分占12 位。若作业执行中要从第0 页第 75 单元读信息，则实际应从主存第2块的第兀单元去读信息。于是，高地址部分为块号2，用 8 位二进制码表示为：00000010；低地址部分为单元号（页内地址）75，用 12 位二进制码表示为000001001011
4、；形成的 20 位绝对地址为：000000100000010010if。同样地，当要从第3 页的第 548 单元读信息时，实际应从主存第5 块的第 548 单元去读信息。于是，高地址部分应为块号5，低地址部分应为单元号548，用二进制码表示的20 位绝对地址就应该为：00000101001000100100。题中要求把绝对地址用二进制编码的十六进制数来表示，即把每四位二进制码作为一个十六进制的数，其对应关系为：二进制编码十六进制编码0000 0 0001 1 0010 2 0011 3 0100 4 0101 5 0110 6 0111 7 1000 8 1001 9 名师资料总结-精品资料欢
5、迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -2 1010 A 1011 B 1100 C 1101 D 1110 E 1111 F 因而，第0 页第 75 单元的绝对地址可表示为：0204B 第 3 页第 548 单元的绝对地址可表示为：05224 题解（1）主存地址应该用20 位来表示。（2）作业每一页的长度应为2 的 12 次方=4096 个字节，逻辑地址中的页内地址部分应占用12 位。（3）作业中每一页占用主存块的起始地址为：页号起始地址0 8K 1 16K 2 4K 3 20K（4）若作业执行中要从第0 页的第 75 单元读信息，则实际应从主存的第2 块第 75 单元读，应访问的主
6、存绝对地址用二进制编码的十六进制数表示为对204B。若要从第3 页的第548单元读信息，则实际应从主存的第5 块第 548 单元读，应访问的主存绝对地址用二进制编码的十六进制数表示为：05224。2、兄弟俩共用一个账号，他们都可以用该账号到任何一家联网的银行自动存款或取款。假定银行的服务系统由“存款”和“取款”两个并发进程组成，且规定每次的存款额和取款额总是为100 元。若进程结构如下：begin amount：integer；amount：0；cobegin Process SA VE m1：integer；begin m1：amount；m1：m1+100；amount：m1 名师资料总结
7、-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -3 end；Process TAKE m2：integer；begin m2：amount；m2：m2-100；amount：m2 end；coend；end；请回答下列问题：（1）请估计该系统工作时会出现怎样的错误？为什么？（2）若哥哥先存了两次钱，但在第三次存钱时弟弟却正在取钱，则该账号上可能出现的余额为多少？正确的余额应该为多少？（3）为保证系统的安全，若用 PV 操作来管理，应怎样定义信号量及其初值？解释信号量的作用。（4）在程序的适当位置加上P 操作和 V 操作，使其能正确工作。分析 由于“存款”和“取款”两个并发进程使用了
8、共享变量amount，在进程中没有对共享变量的使用加以限制，因而当两个进程交叉访问共享变量时可能会出现与时间有关的错误。因 amount 的初值为“0”，故当哥哥先存了两次钱后，amount 的值应该为200（每次存人100元）。之后，哥哥和弟弟各自调用SAVE 和 TAKE 进行存款和取款，使两个进程同时执行。它们并发执行时可能有如下两种情况：（1）进程在临界区执行没有被打断。此时若哥哥先执行了m1:=amount；m1:=m1100；amount:=m1；则amount 的值为300。然后，由弟弟执行m2:=amount；m2:=m2-100；amount:=m2；则弟弟从300 元中取走
9、了100 元使amount 的值保持为200。如果弟弟先执行，则弟弟将从已有的200 元存款中取出100 元使 amount 的值成为100。然后，哥哥再执行存人100 元的工作而使amount 的值仍为200。可见，无论是哥哥先执行存款还是弟弟先执行取款，只要各自在临界区的工作没有间断，则均使amount 保持正确值。（2）两个进程在临界区交替执行。此时可能哥哥先执行了m1:=amount，但还没有执行后继操作时弟弟调用的TAKE 进程占用处理器执行了m2:=amount，那么，m1 和 m2 都取到了相同的值200。同样地，若两个进程先后执行了m2:=amount 和 m1:=amount
10、，则m1和 m2 也都取到相同的值200。随后，两个进程并发执行时将使m1=300，m2=100。如果 SAVE进程先执行amount:=m1，TAKE 进程后执行amount:=m2，则amount 的终值为100。如果 TAKE 进程先执行amount:=m2，SAVE 进程后执行amount:=m1，则amount 的终值为300。可见，进程并发执行时该账号上可能出现的余额为100 元，200 元，300 元，正确的余额数应该为 200 元。之所以会出现错误是由于没有限制进程互斥地进入相关临界区执行，为保证系统的安全，可用PV 操作实现互斥。用PV 操作管理时只需定义一个互斥信号量，其初
11、值为“1”，用以限制每次只有一个进程可以进入临界区执行。题解（1）系统工作时会出现与时间有关的错误，这是因为并发进程中没有对共享变量amount 的使用加以限制，进程交叉访问amount 时就会出错。（2）账号上可能出现的余额为100 元或 200 元或 300 元，正确的余额应该为200 元。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -4（3）用 PV 操作管理时可定义一个信号量S,S的初值为1，信号量 S用于限制进程互斥地进入相关临界区执行。（4）使用 PV 操作管理后能保证正确并发执行的进程结构如下：begin amount:integer;s:semapho
12、re;amount:=0;s:=1;cobegin Process SA VE m1:integer;begin P(S);m1:=amount;m1:=m1+100;amount:=m1;V(S)end;Process TAKE m2:integer;begin P(S);m2:=amount;m2:=m2-100;amount:=m2;V(S)end;coend:end;3、有一仓库，可存放A 和 B 两种产品，每次入库时只能存入A 或 B 一种产品，每次出库时只能取出A 或 B 一种产品。现要求：（1）-30A 产品数量-B 产品数量 40（2）A 产品数量+B 产品数量 200 试用
13、P、V 操作描述产品的入库过程和出库过程。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -5 main()Semaphore empty=199;/A+B200 Semaphore full=0;Semaphore mutex=1;Semaphore AB=39;/A-B40 Semaphore BA=29;/B-A30 Cobegin InLib();OutLib();Coend 入库过程 InLib()出库过程OutLib()while(有产品入库)while(有产品须出库)if(产品为 A)if(产品为 A)P(empty);P(full)P(AB)P(BA)P(mutex)P(mutex)A 产品入库 A 产品出库 V(mutex)V(mutex)V(BA)V(AB)V(full);V(empty)else else P(empty);P(full)P(BA)P(AB)P(mutex)P(mutex)B 产品入库 B 产品出库 V(mutex)V(mutex)V(AB)V(BA)V(full);V(empty)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -