系统架构设计师考试历年试题分析与解答

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2. 实现互斥模型

使用信号量机制实现进程互斥时，需要为临界资源设置一个互斥信号量S,其初值通常为1.在每个进程中将临界区代码置于P（S）和V（S）之间。必须成对使用PV原语，缺少P原语则不能保证互斥访问，缺少V原语则不能在使用临界资源之后将其释放。而且，PV原语不能次序颠倒、重复或遗漏。 3. 实现同步模型

使用信号量机制实现进程同步时，需要为进程设置一个同步信号量S,其初值通常为0.在进程需要同步的地方分别插入P（S）和V（S）。一个进程使用P原语时，则另一个进程往往使用V原语与之对应。具体怎么使用要根据实际情况决定，下面举个简单例子来加以说明。

有两个进程P1和P2,P1的功能是计算x=a+b的值，a和b是常量，在P1的前面代码中能得到；P2的功能是计算y=x+1的值。若这两个进程在并发执行，则有同步关系：P2要执行y=x+1时必须等到P1已经执行完x=a+b语句。P2进程可能会因为要等待x的值而阻塞，如果是这样的话，P1进程就要在计算出x的值后唤醒P2进程。因此，为了使P1和P2正常运行，用信号量来实现其同步的过程如表1-5所示。

表1-5 P1和P2的同步过程

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再举一个较为复杂的例子，以加深对PV操作的理解。设有两个并发进程Read和Print,Read负责从输入设备读入信息到一个容量为N的缓冲区，Print负责从缓冲区中取出信息送打印机输出。设置信号量mutex的初值为1,empty的初值为N,full的初值为0,则程序如表1-6所示。

表1-6 实现Read和Print的程序

在本题中，从题目的前趋图，可以得知以下约束关系： （1）P1执行完毕，P2与P3才能开始； （2）P2执行完毕，P4才能开始； （3）P2与P3都执行完，P5才能开始。 分析清楚这种制约关系，解题也就容易了。

（1）从\执行完毕，P2与P3才能开始\可以得知：P2与P3中的b与d位置，分

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别应填P（S1）和P（S2），以确保在P1执行完毕以前，P2与P3不能执行。当然当P1执行完毕时，应该要对此解锁，所以P1中的a位置应填V（S1）与V（S2）。

（2）从\执行完毕，P4才能开始\可以得知：P4的f位置，应填P（S3），而P2的结束位置c应有V（S3）。

（3）从\与P3都执行完，P5才能开始\可以得知：P5的g位置，应填P（S4）与P（S5），而对应的P2的结束位置c应有V（S4），结合前面的结论可知，c应填V（S3）与V（S4）。而e应填V（S5）。 试题答案

（2）A（3）C（4）B

1.2.8 试题8（2012年11月试题1~2） 试题8（2012年11月试题1~2）

假设系统中有n个进程共享3台打印机，任一进程在任一时刻最多只能使用1台打印机。若用PV操作控制n个进程使用打印机，则相应信号量s的取值范围为 （1） ;若信号量S的值为-3,则系统中有 （2） 个进程等待使用打印机。 （1）A.0,-1,…，-（n-1） B.3,2,1,0,-1,…，-（n-3） C.1,0,-1,…，-（n-1） D.2,1,0,-1,…，-（n-2） （2）A.0B.1 C.2 D.3 试题分析

信号量是PV操作中的一种特殊变量，该变量的值指示一类资源的数量，当信号量的值为负数时，又能展示出目前系统中有多少个进程在等待该资源。

在本题中，系统有n个进程，有3台打印机。初始状态时，没有1个进程使用打印机，

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此时信号量s应为3,代表有3台打印机资源可用。而如果此时有1个进程占用了1台打印机，则信号量s变为2,代表目前只有2台打印机可用，依此类推。信号量的最小值为-（n-3），即表示当前状态为：3个进程占用了3台打印机资源，而剩余的n-3个进程都在等待打印机资源。所以s的取值范围是：3,2,1,0,-1,…，-（n-3）。

有了前面的分析，接下来这一问就非常好回答了。信号量为-3,表示有3个进程在等待使用打印机。 试题答案 （1）B（2）D

1.2.9 试题9（2012年11月试题3~4） 试题9（2012年11月试题3~4）

假设文件系统采用索引节点管理，且索引节点有8个地址项iaddr[0]~iaddr[7],每个地址项大小为4字节，iaddr[0]~iaddr[4]采用直接地址索引，iaddr[5]和iaddr[6]采用一级间接地址索引，iaddr[7]采用二级间接地址索引。假设磁盘索引块和磁盘数据块大小均为1KB字节，文件File1的索引节点如图1-6所示。若用户访问文件File1中逻辑块号为5和261的信息，则对应的物理块号分别为 （3） ;101号物理块存放的是 （4） .

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图1-6 索引文件示意图

（3）A.89和90 B.89和136 C.58和187 D.90和136 （4）A.File1的信息 B.直接地址索引表 C.一级地址索引表 D.二级地址索引表 试题分析

文件物理结构（物理文件）是指文件在存储介质上的组织方式，它依赖于物理的存储设备和存储空间，可以看作是相关物理块的集合。由于物理结构决定了信息在存储设备上的存放位置和方式，因此，信息的逻辑位置到物理位置的映射关系也是由物理结构决定的。常用的文件物理结构有顺序结构、链接结构和索引结构。

（1）顺序结构（连续结构）。逻辑上连续的记录构成的文件分配到连续的物理块中。这种方式管理简单，存储速度快，空间利用率低，但文件记录插入或删除操作不方便，只能在文件末尾进行。