École Polytechnique de Montréal. Département de Génie Informatique. Cours INF3600 : Systèmes d exploitation. Contrôle périodique Automne 2001

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Marie-Paule Malenfant
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1 École Polytechnique de Montréal Département de Génie Informatique Cours INF3600 : Systèmes d exploitation Contrôle périodique Automne 2001 Date : 1 er novembre 2001 de 18h à 20h Professeurs : Kerly Titus, Hanifa Boucheneb Documentation : Notes + livre du cours Pondération : 30 % Nombre de questions : 3 Total : 20 points Question 1 : (6 pts) Création de processus (appels système d UNIX) 1) Dans le cas d UNIX, la création de processus est réalisée par duplication. a) Citez un avantage et un inconvénient. (1 pt) b) Citez en deux ou trois lignes les avantages des processus légers (threads) par rapport aux processus. (1 pt) a) Facilite la duplication des processus exécutant un même programme. Complique la création des processus exécutant des programmes différents. b) Meilleur partage des ressources Gain en temps et en espace Meilleur réactivité 2) Considérez un fichier nommé COURS. Pour accélérer la recherche du mot INF3600 dans le fichier COURS, le processus de départ crée quatre processus. Chaque processus fils créé effectue la recherche dans une des quatre parties du fichier en appelant la fonction Recherche suivante : bool Recherche (char * Fichier, char * Mot, int Partie) où : - Fichier est le nom du fichier, c'est-à-dire COURS, - Mot est le mot recherché, c'est-à-dire INF3600 et - Partie est la partie 1, 2, 3 ou 4 du fichier. Cette fonction retourne 1 en cas de succès et 0 sinon. Au retour de la fonction Recherche, le processus fils transmet, en utilisant l appel système exit, au processus père le résultat de la recherche (exit(0)

le cas d UNIX, la création de processus est réalisée par duplication. a) Citez un avantage et un inconvénient.

2 en cas de succès, exit(1) en cas d échec). Lorsque le processus père est informé du succès de l un de ses fils, il tue tous les autres fils. a) Ecrivez un programme C/C++ qui réalise le traitement ci-dessus. (4 pts) Attention : n écrivez pas le code de la fonction Recherche. int main ( ) { int pid[4], status, x; for (int i=0; i<4; i++) { // creation du (i+1) ième fils if ((pid[i] = fork() ) == 0) if( Recherche( COURS, INF3600, i+1 ) exit(0); else exit(1); while ((x=wait(&status))>0) if ( status>>8 ==0) { for(i=0;i<4 ; i++) if(pid[i]!=x) kill (pid[i], SIGKILL); exit(0); ; exit(1); Question 2 : Ordonnancement des processus (6 pts) Considérez un système d exploitation qui ordonnance les processus selon l algorithme du tourniquet. La file des processus prêts contient des pointeurs vers les entrées de la table des processus (les descripteurs des processus). 1) Citez deux problèmes qui peuvent survenir si la file contient des éléments identiques (deux ou plusieurs pointeurs égaux). (2 pts) Il existe, dans la file des processus prêts, un pointeur sur un processus déjà terminé. Il existe, dans la file des processus prêts, un pointeur sur un processus bloqué. 2) Supposez que le système d exploitation est composé de deux unités de contrôle (deux processeurs CPU1 et CPU2) et d une unité d E/S. Chaque processeur exécute l algorithme du tourniquet avec un quantum de trois unités de temps (qt = 3). Tous les processus prêts sont dans une même file d attente. La commutation de contexte est supposée de durée nulle. Considérez trois processus A, B et C décrits dans le tableau suivant : Processus Instant d arrivée Temps d exécution

int main ( ) { int pid[4], status, x; for (int i=0; i<4; i++) { // creation du (i+1) ième fils if ((pid[i] = fork() ) == 0) if( Recherche( COURS, INF3600, i+1 ) exit(0); else exit(1); while

3 A 0 4 unités de CPU, 2 unités d E/S, 2 unités de CPU B 2 3 unités de CPU, 4 unités d E/S, 2 unités de CPU C unités de CPU La première ligne signifie que le processus A arrive dans le système à l instant 0, son exécution nécessite dans l ordre 4 unités de temps CPU, 2 unités de temps d E/S et 2 unités de temps CPU. Au départ le processus A est élu par le processeur CPU1. Si plusieurs événements surviennent en même temps, vous supposerez les priorités suivantes : - Le CPU1 a la priorité d accès à la file des processus prêts par rapport au CPU2. - A la fin d un quantum, le processus non terminé en cours est suspendu uniquement si la file des processus prêts n est pas vide. Le traitement réalisé à la fin d un quantum est plus prioritaire que celui d une fin d E/S qui, à son tour, est plus prioritaire que l arrivée de nouveaux processus dans le système. a) Donnez les diagrammes de Gantt montrant l allocation des deux processeurs, de l unité d E/S et l évolution des états des files d attente (celle des processus prêts et celle des processus en attente de l unité d E/S) (3 pts). CPU1 :(0,A,4) (4,C,7) (7,C,9) (10,B,12) CPU2 : (2,B,5) (6,A,8) File : (3.5,C)(4,vide) E/S : (4,A,6) (6,B,10) File E/S : (5,B) (6,vide) b) Calculez le temps moyen de virement (temps moyen de séjour) (1 pt). TVM = (8+(12-2) + (9-3.5))/3 = 7.8 Question 3 : Synchronisation de processus (8 pts) Considérez un système multicouche composé de trois couches P0, P1 et P2. Les couches sont des processus concurrents qui communiquent au moyen de deux tampons T0 et T1 de même taille N : - P0 et P1 partagent le tampon T0 et - P1 et P2 partagent le tampon T1. Chaque couche se charge d un traitement particulier :

de temps CPU. Au départ le processus A est élu par le processeur CPU1.

4 - Le processus P0 se charge de lire du clavier des messages qu il traite avant de les déposer dans le tampon T0. Le traitement d un message par la couche P1 consiste à l encrypter. Il est réalisé par la fonction Encrypter suivante : Message Encrypter (Message); La fonction Message Lire (); permet de lire un message du clavier. - Le processus P1 se charge de transférer directement les messages du tampon T0 vers le tampon T1. - Le processus P2 récupère les messages du tampon T1 pour les envoyer à un destinataire. L envoi d un message est réalisé par la fonction Envoyer : Envoyer (Message ); Clavier P0 T0 P1 T1 P2 Envoyer(m) a) Expliquez comment les processus peuvent utiliser les sémaphores pour contrôler les accès aux tampons partagés (exclusion mutuelle, pas d interblocage) (2 pts). Les sémaphores : Mutex0 et mutex1 pour contrôler les accès aux tampons. Vide1, Vide0, Plein1 et Plein0 pour bloquer un processus si le tampon est vide ou plein. b) Donnez les pseudocodes des trois processus (6 pts). Semaphore mutex1=1, mutex0=1, Vide0=N, Vide1=N, Plein0 = 0, Plein1 = 0; P0 Message m, mc; int ip=0; { m= lire(); mc = Encrypter(m); P(Vide0);

- Le processus P1 se charge de transférer directement les messages du tampon T0 vers le tampon T1. - Le processus P2 récupère les messages du tampon T1 pour les envoyer à un destinataire.

5 P(mutex0); T0[ip] = mc; V(mutex0); ip = ip+1 mod(n) V(Plein0); P1 int icp=0; { P(Plein0); P(Vide1) P(mutex0); P(mutex1) T1[icp] = T0[icp]; V(mutex1); V(mutex0) icp = icp+1 mod(n) V(Plein1); V(Vide0); P2 Message mc; int ic=0; { P(Plein1) P(mutex1); mc = T1[ic]; V(mutex1); ic = ic+1 mod(n) V(Vide1); Envoyer(mc);

V(mutex0) icp = icp+1 mod(n) V(Plein1); V(Vide0); P2 Message mc; int ic=0; {

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