第3章教材习题解答Word格式文档下载.doc
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处理机调度的主要目的就是为了分配处理机。
(2)高级调度与低级调度的主要功能是什么?
为什么要引入中级调度?
高级调度的主要功能是根据一定的算法,从输入的一批作业中选出若干个作业,分配必要的资源,如内存、外设等,为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程(如输入、输出进程),最后把它们的程序和数据调入内存,等待进程调度程序对其执行调度,并在作业完成后作善后处理工作。
低级调度的主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。
为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多,有时就需要把某些进程从内存中移到外存上,以减少多道程序的数目,为此设立了中级调度。
(3)作业在其存在过程中分为哪四种状态?
作业在其存在过程中分为提交、后备、执行和完成四种状态。
(4)在操作系统中,引起进程调度的主要因素有哪些?
在操作系统中,引起进程调度的主要因素有:
正在运行的进程完成任务,或等待资源,或运行到时;
核心处理完中断或陷入事件后,发现系统中“重新调度”标志被置上。
(5)作业调度与进程调度二者间如何协调工作?
作业调度和进程调度是CPU主要的两级调度。
作业调度是宏观调度,它所选择的作业只是具有获得处理机的资格,但尚未占有处理机,不能立即在其上实际运行。
而进程调度是微观调度,它根据一定的算法,动态地把处理机实际地分配给所选择的进程,使之真正活动起来。
(6)在确定调度方式和调度算法时,常用的评价准则有哪些?
在确定调度方式和调度算法时,常用的评价准则有:
CPU利用率,吞吐量,周转时间,就绪等待时间和响应时间。
(7)简述先来先服务法、时间片轮转法和优先级调度算法的实现思想。
先来先服务调度算法(FCFS)的实现思想:
按作业(或进程)到来的先后次序进行调度,即先来的先得到执行。
时间片轮转法(RR)的实现思想:
系统把所有就绪进程按先入先出的原则排成一个队列。
新来的进程加到就绪队列末尾。
每当执行进程调度时,进程调度程序总是选出就绪队列的队首进程,让它在CPU上运行一个时间片的时间。
当进程用完分给它的时间片后,调度程序便停止该进程的运行,并把它放入就绪队列的末尾;
然后,把CPU分给就绪队列的队首进程。
优先级调度算法的实现思想:
是从就绪队列中选出优先级最高的进程,把CPU分给它使用。
又分为非抢占式优先级法和抢占式优先级法。
前者是:
当前占用CPU的进程一直运行下去,直到完成任务或者因等待某事件而主动让出CPU时,系统才让另一个优先级高的进程占用CPU。
后者是:
当前进程在运行过程中,一旦有另一个优先级更高的进程出现在就绪队列中,进程调度程序就停止当前进程的运行,强行将CPU分给那个进程。
(8)中断响应主要做哪些工作?
由谁来做?
中断响应主要做的工作是:
①中止当前程序的执行;
②保存原程序的断点信息(主要是程序计数器PC和程序状态寄存器PS的内容);
③转到相应的处理程序。
中断响应由硬件实施。
(9)一般中断处理的主要步骤是什么?
一般中断处理的主要步骤是:
保存被中断程序的现场,分析中断原因,转入相应处理程序进行处理,恢复被中断程序现场(即中断返回)。
(10)简述一条shell命令在Linux系统中的实现过程。
一条shell命令在Linux系统中的执行过程基本上按照如下步骤:
①读取用户由键盘输入的命令行。
②分析命令,以命令名作为文件名,其他参数改造为系统调用execve()内部处理所要求的形式。
③终端进程调用fork()建立一个子进程。
④终端进程本身用系统调用wait4()来等待子进程完成(如果是后台命令,则不等待)。
当子进程运行时调用execve(),子进程根据文件名(即命令名)到目录中查找有关文件(这是命令解释程序构成的文件),调入内存,执行这个程序(即执行这条命令)。
⑤如果命令末尾有&
号(后台命令符号),则终端进程不用执行系统调用wait4(),而是立即发提示符,让用户输入下一个命令,转步骤
(1)。
如果命令末尾没有&
号,则终端进程要一直等待,当子进程(即运行命令的进程)完成工作后要终止,向父进程(终端进程)报告,此时终端进程醒来,在做必要的判别等工作后,终端进程发提示符,让用户输入新的命令,重复上述处理过程。
(11)Linux系统中,进程调度的方式和策略是什么?
对用户进程和核心进程如何调度?
Linux系统的调度方式基本上采用“抢占式优先级”方式。
Linux系统针对不同类别的进程提供了三种不同的调度策略,即适合于短实时进程的FIFO,适合于每次运行需要较长时间实时进程的时间片轮转法,适合于交互式的分时进程传统的UNIX调度策略。
Linux系统核心为每个进程计算出一个优先级,高优先级的进程优先得到运行。
在运行过程中,当前进程的优先级随时间递减,这样就实现了“负反馈”作用,即经过一段时间之后,原来级别较低的进程就相对“提升”了级别,从而有机会得到运行。
Linux系统的调度方式基本上采用“抢占式优先级”方式,当进程在用户模式下运行时,不管它是否自愿,核心在一定条件下(如该进程的时间片用完或等待I/O)可以暂时中止其运行,而调度其他进程运行。
一旦进程切换到内核模式下运行时,就不受以上限制,而一直运行下去,仅在重新回到用户模式之前才会发生进程调度。
3.思考题
(1)处理机调度一般可分为哪三级?
其中哪一级调度必不可少?
为什么?
处理机调度一般可分为高级调度(作业调度)、中级调度和低级调度(进程调度)。
其中进程调度必不可少。
进程只有在得到CPU之后才能真正活动起来,所有就绪进程经由进程调度才能获得CPU的控制权;
实际上,进程调度完成一台物理的CPU转变成多台虚拟(或逻辑)的CPU的工作;
进程调度的实现策略往往决定了操作系统的类型,其算法优劣直接影响整个系统的性能。
(2)作业提交后是否马上放在内存中?
在批处理系统中,作业提交后并不是马上放在内存中。
其原因是:
内存容量有限,而提交的作业数量可能很多,无法把它们都放入内存;
即使都放入内存,当内存中可以同时运行的作业太多时,会影响系统的性能,如使周转时间太长;
另外,大量作业被收容在输入井(磁盘)中,可以选择对资源需求不同的作业进行合理搭配,再放在内存中,从而使得系统中各部分资源都得到均衡利用。
(3)假定在单CPU条件下有下列要执行的作业:
作业
运行时间
优先级
1
10
3
2
4
5
作业到来的时间是按作业编号顺序进行的(即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位)。
①用一个执行时间图描述在下列算法时各自执行这些作业的情况:
先来先服务法FCFS、时间片轮转法RR(时间片=1)和非抢占式优先级。
②对于上述每种算法,各个作业的周转时间是多少?
平均周转时间是多少?
③对于上述每种算法,各个作业的带权周转时间是多少?
平均带权周转时间是多少?
①先来先服务法(FCFS)
作业1作业2作业3作业4作业5
01011131419t
时间片轮转法(RR)
作业1213415315151515111
012345678910111213141516171819t
非抢占式优先级:
作业1作业4作业3作业5作业2
01011131819t
②和③
先来先服务法(FCFS)
到达时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1.0
11
10.0
13
5.5
14
11.0
19
15
3.0
平均周转时间
11.4
平均带权周转时间
6.1
时间片轮转法(RR)
1.9
8
6
2.0
16
12
2.4
8.0
2.06
非抢占式优先级
18
18.0
2.8
12.2
7.06
注意:
本教材按照Linux系统的约定,优先数小的优先级高。
本试题给出的条件中直接给出的是优先级,数大的则优先级高。
如果试题给出的是优先数,则数小的优先级高。
如果将本试题改为:
优先数
则作业2-5优先级从高到低次序为:
作业4、作业3、作业5、作业2。
上面的解答仍然正确。