【软考-架构】2.2、进程调度-死锁-存储管理-固定分页分段
✨资料&文章更新✨
GitHub地址：https://github.com/tyronczt/system_architect
进程调度
调度算法
✨死锁
死锁产生的四个必要条件：资源互斤、每个进程占有资源并等待其他资源、系统不能剥夺进程资源、进程资源图是一个环路。
死锁资源计算：系统内有n个进程，每个进程都需要R个资源，那么其发生死锁的最大资源数为n*（R-1）。其不发生死锁的最小资源数为n*（R-1)+1。
💯考试真题
第一题
根据操作系统死锁预防的理论，当系统中有3个并发进程竞争资源R且每个进程需要5个R时，至少需要13个资源R才能保证不发生死锁，正确答案为 B。
关键分析过程：
- 死锁条件与资源分配策略
死锁的四个必要条件中，资源分配不当可能导致“循环等待”。为了预防死锁，需确保系统资源分配后，至少有一个进程能完成并释放资源。这里采用公式：
最少资源数 = 进程数 × (每个进程所需资源数 - 1) + 1
代入数值：
3×(5−1)+1=13
这一公式的逻辑是：若每个进程已分配了最大需求数减1的资源（即4个），此时系统再额外提供1个资源，即可让其中一个进程完成并释放全部资源，打破死锁。 - 具体场景验证
- 若总资源为12（即3×4）：每个进程最多获取4个资源，但无法满足第5个需求，导致所有进程互相等待，形成死锁。
- 若总资源为13：假设3个进程各分配4个资源后，剩余1个资源可分配给任一进程，使其完成运行并释放5个资源。此时系统剩余资源足够其他进程继续执行，避免死锁。
第二题
问题一：信号量S的取值范围
- 初始值：系统有3台打印机，信号量S初始值为3。
- 取值范围：
- 当所有打印机空闲时，S最大为3。
- 当所有打印机被占用且更多进程请求时，每多一个请求，S减1。最多有n个进程竞争，其中3个正在使用，剩余n-3个等待，此时S的最小值为 3−n3−n，即取值范围为 3,2,1,0,−1,…,−(n−3)3,2,1,0,−1,…,−(n−3)。
- 选项验证：选项B（3, 2, 1, 0, -1, …, -(n-3)）符合上述逻辑。
问题二：信号量S=-3时的等待进程数
- 信号量为负数的含义：绝对值表示等待进程数量。S=-3时，有3个进程在等待。
- 选项验证：选项D（3）正确。
答案：
- 信号量S的取值范围：B.3, 2, 1, 0, -1, …., -(n-3)
- 等待进程数：D.3
最终答案：B；D
银行家算法
（27）系统剩余可用资源数
答案：D. 2、0和1
- 计算过程：
系统原有资源 R1=10 、R2=5、R3=3。
已分配资源总和：- R1=1+2+3+1+1=8
- R2=1+1+1+1+1=5
- R3=1+0+0+1+0=2
剩余可用资源： - R1:10−8=2
- R2:5−5=0
- R3:3−2=1
（28）安全序列
答案：B. P5—P2—P4—P3—P1
- 推导过程：
- 初始可用资源：R1=2、R2=0、R3=1。
- 各进程还需资源：
| 进程 | R1需 | R2需 | R3需 |
|---|---|---|---|
| P1 | 4 | 2 | 0 |
| P2 | 1 | 1 | 0 |
| P3 | 3 | 0 | 1 |
| P4 | 2 | 2 | 1 |
| P5 | 1 | 0 | 1 |
- 安全序列推导：
- 第一步选P5：需求 (1,0,1)≤(2,0,1)，执行后释放资源，可用资源变为 (3,1,1)。
- 第二步选P2：需求 (1,1,0)≤(3,1,1)，执行后可用资源变为 (5,2,1)。
- 第三步选P4：需求 (2,2,1)≤(5,2,1)，执行后可用资源变为 (6,3,2)。
- 第四步选P3：需求 (3,0,1)≤(6,3,2)，执行后可用资源变为 (9,4,2)。
- 第五步选P1：需求 (4,2,0)≤(9,4,2)。
最终答案：（27）D；（28）B
线程
分区存储管理
✨分页存储管理
💯 考试真题
在分页系统中，逻辑地址由页号和页内偏移量组成。已知页面大小为4K（0x1000），逻辑地址1D16H需分割为页号和偏移量：
- 确定页号和偏移量
- 页号 = 逻辑地址 / 页面大小 = 1D16H ÷ 0x1000 = 1（高位1位十六进制数）。
- 偏移量 = 逻辑地址 % 页面大小 = 1D16H - 0x1000 = D16H（低3位十六进制数）。
- 查页表获取物理块号 根据页表，页号1对应的物理块号为3。
- 计算物理地址
- 物理基址 = 物理块号 × 页面大小 = 3 × 0x1000 = 0x3000。
- 物理地址 = 物理基址 + 偏移量 = 0x3000 + 0xD16 = 0x3D16H。
答案：B. 3D16H
- 淘汰代价核心因素：页面被修改过（修改位=1）时，淘汰需写回磁盘，产生额外I/O开销；若未被修改（修改位=0），可直接移除，代价最小。
- 在内存的页面状态分析：
- 页0：状态位1（在内存），修改位1 → 淘汰需写回磁盘。
- 页2：状态位1，修改位1 → 淘汰需写回磁盘。
- 页3：状态位1，修改位0 → 淘汰无需写回磁盘。
- 结论：淘汰页号3（选项D）代价最小，因其未被修改过。
答案：D
分段存储管理
💯考试真题
关键分析步骤
- 段号合法性检查 仅段号0~4有效（其他段号直接非法）。
- 偏移量合法性检查
- 段号0：段长600 → 偏移范围 0~599
- 段号1：段长50 → 偏移范围 0~49
- 段号2：段长100 → 偏移范围 0~99
- 段号3：段长2988 → 偏移范围 0~2987
- 段号4：段长960 → 偏移范围 0~959
- 选项逐个验证
- A. (0, 1597)、(1, 30)、(3, 1390)
- 段0偏移1597 > 599 → 非法
- ❌ 排除
- B. (0, 128)、(1, 30)、(3, 1390)
- 段0偏移128 ≤ 599 → 合法
- 段1偏移30 ≤ 49 → 合法
- 段3偏移1390 ≤ 2987 → 合法
- ✅ 全部合法
- C. (0, 1597)、(2, 98)、(3, 1390)
- 段0偏移1597 > 599 → 非法
- ❌ 排除
- D. (0, 128)、(2, 98)、(4, 1066)
- 段0偏移128 ≤ 599 → 合法
- 段2偏移98 ≤ 99 → 合法
- 段4偏移1066 > 959 → 非法
- ❌ 排除
- A. (0, 1597)、(1, 30)、(3, 1390)
答案
B. (0, 128)、(1, 30)、(3, 1390) 所有逻辑地址均合法，可转换为物理地址。
