Khi thiết kế và xây dựng hệ điều hành, người ta phải tuân thủ bao nhiêu nguyên tắc?

Hệ thống giải thích lệnh (thường được gọi là shell trong các hệ điều hành như Linux/Unix hoặc command interpreter trong Windows) là một thành phần quan trọng của hệ điều hành. Nó đóng vai trò giao diện giữa người dùng và hệ điều hành, cho phép người dùng nhập các lệnh và chỉ thị. Hệ thống giải thích lệnh sau đó sẽ phân tích và chuyển các lệnh này thành các hành động mà hệ điều hành có thể thực hiện.

Phương án A sai vì hệ thống giải thích lệnh không trực tiếp giúp "máy tính" hiểu lệnh, mà là giúp "hệ điều hành" hiểu lệnh.
Phương án B đúng vì nó mô tả chính xác vai trò của hệ thống giải thích lệnh trong việc tạo giao diện giữa người dùng và hệ điều hành, giúp hệ điều hành hiểu và xử lý các lệnh.
Phương án C sai vì nó đánh giá quá cao vai trò của hệ thống giải thích lệnh khi cho rằng nó là thành phần "quan trọng nhất". Hơn nữa, nó lại nói giúp "máy tính" hiểu lệnh, tương tự như lỗi ở phương án A.
Phương án D sai vì nó nói hệ thống giải thích lệnh giúp "CPU" hiểu lệnh. CPU thực hiện các lệnh đã được hệ điều hành chuẩn bị, chứ không trực tiếp giao tiếp với hệ thống giải thích lệnh.

Bài toán đoạn tới hạn (critical section problem) là vấn đề đồng bộ hóa quan trọng trong hệ điều hành, đảm bảo rằng chỉ một tiến trình được phép truy cập vào tài nguyên dùng chung tại một thời điểm nhất định. Để giải quyết vấn đề này, có nhiều phương pháp, trong đó có thể kể đến việc sử dụng khóa (lock) để bảo vệ đoạn mã quan trọng, hoặc sử dụng các cơ chế đồng bộ hóa như semaphore, mutex. Phương án C (Phương pháp tổ chức khóa chương trình) là phương án chính xác nhất trong các lựa chọn được đưa ra, vì nó trực tiếp liên quan đến việc bảo vệ đoạn mã tới hạn bằng cách sử dụng khóa. Các phương án A và B không phải là các phương pháp tiêu chuẩn hoặc trực tiếp được sử dụng để giải quyết bài toán đoạn tới hạn.

Do đó, đáp án đúng nhất là C.

Phép xử lý WAIT (hay còn gọi là P) và SIGNAL (hay còn gọi là V) là hai thao tác cơ bản được sử dụng trong phương pháp đèn hiệu (semaphore) để giải quyết bài toán vùng tới hạn (critical section).

- WAIT (P): Giảm giá trị của biến semaphore. Nếu giá trị trở thành âm, tiến trình sẽ bị chặn cho đến khi một tiến trình khác tăng giá trị của semaphore lên.
- SIGNAL (V): Tăng giá trị của biến semaphore. Nếu có tiến trình bị chặn đang chờ semaphore này, một trong số chúng sẽ được giải phóng.

Để xảy ra bế tắc trong hệ thống, cần có đồng thời bốn điều kiện:

1. Loại trừ lẫn nhau (Mutual Exclusion): Tài nguyên được gán độc quyền cho một tiến trình tại một thời điểm. Các tiến trình khác muốn sử dụng tài nguyên này phải chờ đến khi nó được giải phóng.
2. Giữ và chờ (Hold and Wait): Một tiến trình đang giữ ít nhất một tài nguyên và đang chờ để có được các tài nguyên khác do các tiến trình khác đang giữ.
3. Không cưỡng chế (No Preemption): Tài nguyên chỉ có thể được giải phóng tự nguyện bởi tiến trình đang giữ nó, sau khi tiến trình đó đã hoàn thành nhiệm vụ của mình.
4. Chờ đợi vòng tròn (Circular Wait): Tồn tại một tập hợp các tiến trình {P0, P1, ..., Pn} sao cho P0 đang chờ một tài nguyên do P1 giữ, P1 đang chờ một tài nguyên do P2 giữ, ..., Pn-1 đang chờ một tài nguyên do Pn giữ, và Pn đang chờ một tài nguyên do P0 giữ.

Trong các lựa chọn được đưa ra, "Có tài nguyên găng" (tức là tài nguyên chỉ được sử dụng độc quyền bởi một tiến trình) là một trong những điều kiện cần thiết để xảy ra bế tắc. "Có hiện tượng giữ và đợi", "Không có hệ thống phân phối lại tài nguyên" (tương ứng với điều kiện "Không cưỡng chế"), và "Có hiện tượng tranh chấp tài nguyên" (thể hiện sự cạnh tranh tài nguyên, liên quan đến các điều kiện khác) cũng là các yếu tố góp phần vào bế tắc. Tuy nhiên, điều kiện "Có tài nguyên găng" không phải là điều kiện *không* xảy ra bế tắc, mà ngược lại, là một trong những điều kiện *cần* để bế tắc xảy ra. Vì vậy, đáp án không phải là điều kiện xảy ra bế tắc ở đây không có đáp án đúng trong các lựa chọn đã cho.

Để giải bài toán này, ta cần mô phỏng quá trình lập lịch SRT (Shortest Remaining Time) và tính thời gian chờ của từng tiến trình, sau đó tính trung bình.

Các tiến trình được đưa ra: P1 (6), P2 (8), P3 (3), P4 (2).

1. Thời điểm 0: P4 đến, thực hiện (2 đơn vị thời gian). Thời gian hoàn thành của P4 là 2.
2. Thời điểm 2: P3 đến, thời gian còn lại của P3 là 3, so sánh với P1 (6) và P2 (8), P3 được thực hiện (3 đơn vị thời gian). Thời gian hoàn thành của P3 là 5.
3. Thời điểm 5: P1 và P2 đang chờ. Thời gian còn lại của P1 là 6, của P2 là 8. P1 được thực hiện (6 đơn vị thời gian). Thời gian hoàn thành của P1 là 11.
4. Thời điểm 11: P2 được thực hiện (8 đơn vị thời gian). Thời gian hoàn thành của P2 là 19.

Thời gian chờ của từng tiến trình:
- P1: 5 - 0 = 5
- P2: 11 - 0 = 11
- P3: 2 - 0 = 2
- P4: 0 - 0 = 0

Thời gian chờ trung bình = (5 + 11 + 2 + 0) / 4 = 18 / 4 = 4.5

Vậy đáp án đúng là C. 4,5