機(jī)操自測(cè)

第一次自測(cè)

結(jié)合文件I/O內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，說(shuō)明系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)open的執(zhí)行過(guò)程。

答：當(dāng)程序中執(zhí)行open函數(shù)打開(kāi)時(shí)文件時(shí)，系統(tǒng)首先檢查該文件的v_node是否存在，若不存在，則先為其創(chuàng)建其v_node，將文件的屬性從外存讀入v-node；接著，創(chuàng)建其文件表(file table)表項(xiàng)，設(shè)置讀寫(xiě)方式、讀寫(xiě)位置、v-node指針，訪問(wèn)計(jì)數(shù)器置為1；然后，在進(jìn)程的描述符表中找到索引號(hào)最小的空閑表項(xiàng)，在其中填入文件表表項(xiàng)的指針，返回描述符表項(xiàng)的索引號(hào)

第二次自測(cè)

若盤(pán)塊大小為 2KB ，塊地址用4字節(jié)表示，文件系統(tǒng)采用索引組織，索引項(xiàng)0至索引項(xiàng)9為直接索引，索引項(xiàng)10為一級(jí)間接索引，索引項(xiàng)11為二級(jí)間接索引，索引項(xiàng)12為三級(jí)間接索引，若文件索引節(jié)點(diǎn)已在內(nèi)存，

（1）該系統(tǒng)支持的最大文件大小是多少？

（2）請(qǐng)計(jì)算從以下文件位置620 0000處讀出10K字節(jié)數(shù)據(jù)，需要讀寫(xiě)多少個(gè)磁盤(pán)塊？

索引式文件管理

解：
（1）最大文件大小為：
（10+512+5122+5123）×2KB
=20KB+1MB+512MB+256GB
（2）從位置620 0000處讀出10K字節(jié)數(shù)據(jù)，其首字節(jié)位置為620 0000，末字節(jié)位置為6210239，對(duì)應(yīng)的相對(duì)塊號(hào)分別為：
620 0000/2048=3027.34
621 0239/2048=3032.34
由于直接索引、一級(jí)間接索引、二級(jí)間接索引下登記的磁盤(pán)塊數(shù)分別為10、512、5122而522<3027、3032<5122 這些數(shù)據(jù)塊的磁盤(pán)塊號(hào)都登記在二級(jí)間接指針之下；
同時(shí)(3027-522)/512=4.89，(3032-512)/ 512=4.90，這些數(shù)據(jù)塊的磁盤(pán)塊號(hào)都登記在4號(hào)索引塊中。因此需要讀取的磁盤(pán)塊數(shù)為2+3032-3027+1=8個(gè)。

讀出10KB數(shù)據(jù)需要讀寫(xiě)8個(gè)磁盤(pán)塊。

  1. 要編寫(xiě)一個(gè)多進(jìn)程應(yīng)用程序，各進(jìn)程之間關(guān)系如圖所示，要求各個(gè)進(jìn)程輸出其方框中的進(jìn)程名。
進(jìn)程的族親關(guān)系
答：
int  main()  {  
int pid;
printf(“p1\n”);
pid=fork();
if(pid==0) {
   printf(“p11\n”)
   exit(0);
}
pid=fork();
if(pid==0) {
   printf(“p12\n”)
   exit(0);
}
pid=fork();
if(pid==0) {
   printf(“p13\n”)
   pid=fork();
   if(pid==0)      printf(“p131\n”)
}
給出導(dǎo)致進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件：

（1）運(yùn)行就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)換，1種；
（2）創(chuàng)建就緒，1種；
（3）運(yùn)行阻塞，2種；
（4）運(yùn)行終止，2種。
答：
（1）時(shí)間片用完
（2）fork
（3）scanf、read
（4）exit、被0除

第三次自測(cè)

閱讀下面程序代碼，請(qǐng)分析從理論上有哪幾種可能的輸出結(jié)果。


int x=y=1;
void * thread1(void *arg) { x=y*5;}
void * thread2(void *arg) { y=x*10;}
int main()
{   pthread_t t1,t2,t3;
    pthread_create(&t1,NULL,thread1,NULL);
    pthread_create(&t2,NULL,thread2,NULL);
    pthread_join(t1,NULL);
    pthread_join(t2,NULL);
    printf("x=%d  y=%d\n",x,y);
}

答：
（1）x=5 y=10 //同時(shí)
（2）x=5 y=50
（3）x=50 y=10

生產(chǎn)者/消費(fèi)者程序代碼

#define  N  10
int buf[N], outpos=0, inpos=0;               
void produce()  {      
    while (1){
    item=produce();      
    sbuf_insert(item,buf);  //insert
   }
}
void consumer() {
    while (1){
    item=sbuf_remove(buf);  //remove
   consume(item);          
   }
}
void sbuf_insert(item,buf) {
     buf[inpos]=item;
     inpos=(inpos+1) mod N;
}
intsbuf_remove(buf)  {
    item=buf[outpos];
    outpos=(outpos+1) mod N;
    return item;
}
int main() {
    int  k, m, i,; pthread_t tid;
    scanf("%d%d”, &k,&m);
    for(i=0; i<m; i++) 
        pthread_create(&tid, NULL, produce, NULL);
    for(i=0; i<p; i++) 
         pthread_create(&tid, NULL, consumer, NULL);
}

消費(fèi)者與生產(chǎn)者競(jìng)爭(zhēng)緩沖區(qū)avail = 0, ready = 0
消費(fèi)者之間競(jìng)爭(zhēng)主導(dǎo)權(quán)mutex = 1

#define N 20
int  buf[N]; int outpos=0; int inpos=0;             
       semaphore avail=N, ready=0;
       semaphore mutex1=mutex2 =1;
void Thread_Pi()     //生產(chǎn)者線(xiàn)程，有k個(gè)
{    
     while (1) {
     item=produce();       //產(chǎn)生數(shù)據(jù)
     wait(avail);  wait(mutex1);
     sbuf_insert(item,buf);  //向緩沖區(qū)投放數(shù)據(jù)
     signal(mutex1); signal(ready);
  }
} 
void Thread_Ci()     //消費(fèi)者線(xiàn)程，有m個(gè)
{   
     while (1)  {
     wait(ready);    wait(mutex2);   
     item=sbuf_remove(buf); //從緩沖區(qū)去數(shù)據(jù)
     signal(mutex2);    signal(avail);
     consume(item);        //消費(fèi)或處理數(shù)據(jù)
  }
}
 void sbuf_insert(item, buf)    //數(shù)據(jù)寫(xiě)入函數(shù)
{   buf[inpos]=item;
    inpos=(inpos+1)mod N;
} 
int sbuf_remove(buf)       //數(shù)據(jù)讀出函數(shù)
{   item=buf[outpos];
    outpos=(outpos+1) mod N;
    return item; 
}
  1. 某超級(jí)市場(chǎng)，可容納100個(gè)人同時(shí)購(gòu)物，入口處備有籃子，每個(gè)購(gòu)物者可持一個(gè)籃子入內(nèi)購(gòu)物。出口處結(jié)賬，并歸還籃子,出、入口僅容納一人通過(guò)。請(qǐng)用P、V操作完成購(gòu)物同步算法。
    解：

semaphore mutex1=mutex2=1, baskets=N;
semaphore sem=100;
互斥量mutex1是入門(mén), mutex2是出門(mén)
信號(hào)量Baskets:籃子的個(gè)數(shù), Sem:可容納的人數(shù)

Customer() {
   Wait(sem);//
   Wait(baskets);   //取購(gòu)物籃
   
   Wait(mutex1);  //得到入門(mén)
   
   Signal(mutex1);//入門(mén)
   
   Wait(mutex2);//得到出門(mén)

   Signal(mutex2);//出門(mén)

   Signal(baskets);//返還籃子
   Signal(sem);//
}

7. 試用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)這6個(gè)代碼段的同步

同步

Semaphore s12=s13=s24=s25=s46=s56=s36=0;

表格

s1只生產(chǎn)信號(hào)量不需要得到信號(hào)量
其他的線(xiàn)程都需要得到上一步的信號(hào)量

  1. 今有三個(gè)并發(fā)進(jìn)程R，M，P，它們共享了一個(gè)可循環(huán)使用的緩沖區(qū)B，緩沖區(qū)B共有N個(gè)單元。
    進(jìn)程R負(fù)責(zé)從輸入設(shè)備讀信息，每讀一個(gè)字符后，把它存放在緩沖區(qū)B的一個(gè)單元中；
    進(jìn)程M負(fù)責(zé)處理讀入的字符，若發(fā)現(xiàn)讀入的字符中有空格符，則把它改成“，”；
    進(jìn)程P負(fù)責(zé)把處理后的字符取出并打印輸出。當(dāng)緩沖區(qū)單元中的字符被進(jìn)程P取出后，則又可用來(lái)存放下一次讀入的字符。
    請(qǐng)用PV操作為同步機(jī)制寫(xiě)出它們能正確并發(fā)執(zhí)行的程序。
    解：
Semaphore  avail=N, ready1=0,ready2=0;//
char B[N];//緩沖區(qū)
int pos1=pos2=pos3=0;//下標(biāo)

 R() {
        while(1) {
           <<從設(shè)備讀取一個(gè)字符ch>>
                   wait(avail);//獲得一個(gè)空閑空間-1
                   B[pos1]=ch;
                   pos1=(pos1+1) mod N;
                   signal(ready1);//增加一個(gè)字符,生產(chǎn)+1
         }
}
 M() {
        while(1) {
           wait(ready1);//得到一個(gè)產(chǎn)品 -1
                   ch=B[pos2]; 
                   if(ch==’ ‘) ch=’,’;
                   B[pos2]=ch;
                   pos2=(pos2+1) mod N;
                   signal(ready2);//加工一個(gè)新產(chǎn)品 + 1
         }
}
 P() {
        while(1) {
           wait(ready2);//得到一個(gè)新產(chǎn)品 - 1
                   B[pos3]=ch; 
                   pos3=(pos3+1) mod N;
                   signal(avail);//釋放一個(gè)空閑空間+1
         }
 }

  1. 有一座橋如圖所示，車(chē)流如圖中箭頭所示。橋上不允許兩車(chē)交會(huì)，但允許同方向多輛車(chē)依次通行（即橋上可以有多個(gè)同方向的車(chē)）。用信號(hào)量和P、V操作實(shí)現(xiàn)交通管理,寫(xiě)出描述代碼，以防止橋上堵塞。


    重點(diǎn)題型

分析:
兩個(gè)線(xiàn)程函數(shù)EasttoWest, WesttoEaset
每個(gè)方向上的車(chē)輛都要對(duì)當(dāng)前通行的車(chē)輛做統(tǒng)計(jì),以確保自己是否要和敵方爭(zhēng)奪通道的使用權(quán),為防止多個(gè)同方向的線(xiàn)程同時(shí)對(duì)count進(jìn)行操作,需要互斥量mutex1, mutex2.另外還需要一個(gè)爭(zhēng)奪通道權(quán)的互斥量wmutex

semaphore mutex1=mutex2=wmutex=1;
int count1=count2=0;

EasttoWest() {
    wait(mutex1);
    count1++;
    if(count1==1)   wait(wmutex);
    signal(mutex1);

    汽車(chē)走過(guò)單行道

    wait(mutex1);    
    count1--;
    if(count1==0)    signal(wmutex);
    signal(mutex1);
}

WesttoEaset() {
    wait(mutex2);
    count2++;
    if(count2==1)       wait(wmutex);
    signal(mutex2);

    汽車(chē)走過(guò)單行道

    wait(mutex2);
    count2--;
    if(count2==0)    signal(wmutex);
    signal(mutex2);
}
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