操作系统习题答案第.docx

1、操作系统习题答案第CH2 应用题参考答案1.以下指令中哪些只能在核心态运行？(l）读时钟日期；(2）访管指令；(3）设时钟日期；(4）加载PSW; (5）置特殊寄存器：(6）改变存储器映象图；(7）启动I/O指令。答：( 3 ) , ( 4 ) , ( 5 ) , ( 6 ) , ( 7 ) .2 假设有一种低级调度算法是让“最近利用途理器较少的进程”运行，试说明这种算法对“I/O 繁重”型作业有利，但并非是永久不受理“处置器繁重”型作业。答：因为I/O忙碌型作业忙于I/O，因此它CPU 用得少，按调度策略能优先执行。一样缘故一个进程等待CPU 足够久时，由于它是“最近利用途理器较少的进程”，

2、就能够被优先调度，故可不能饥饿。3 并发进程之间有什么样的彼此制约关系？以下日常生活中的活动是属哪一种制约关系：(1）踢足球，(2）吃自助餐，(3）图书馆借书，(4）电视机生产流水线工序。答：并发进程之间的大体彼此制约关系有互斥和同步两种。其中（1）、（3）为互斥问题(2）、(4）为同步问题。4 在按动态优先数调度进程的系统中，每一个进程的优先数需按时从头计算。在处置器不断地在进程之间交替的情形下，从头计算进程优先数的时刻从何而来？答：许多操作系统从头计算进程的优先数在时钟中断处置例程中进行，由于中断是随机碰着哪个进程，就插入哪个进程中运行处置程序，并把处置时刻记在那个进程的账上。5 假设后备

3、作业队列中等待运行的同时有三个作业J1 、J二、J3 ，已知它们各自的运行时刻为a 、b 、c，且知足a 0 可见，采用短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间。六、假设有一组作业J1 ， ，Jn ，其执行时刻依次为S1 ， , Sn 。若是这些作业同时到试找出一种作业调度算法抵达系统，并在一台单CPU 处置器上按单道方式执行。使得平均作业周转时刻最短。答：第一，对n 个作业按执行时刻从小到大从头进行排序，那么对n 个作业：J1 ， ，Jn , 创门的运行时刻知足：S1S2 S (n-l ) Sn 。那么有：由于任何调度方式下，S1 + S2 + S3Sn为一个确信的数，而当S1 S2

4、S( n - 1 ) Sn 时才有：0*S1+1*S2+2*S3+（n-1）Sn的值最大，也确实是说，现在T 值最小。因此，按短作业优先调度算法调度时，使得平均作业周转时刻最短。7、 假定执行表中所列作业，作业号即为抵达顺序，依次在时刻0 顺顺序1 、2 、3 、4 、5 进入单处置器系统。（1）分别用先来先服务调度算法、时间片轮转算法、短作业优先算法及非强占优先权调度算法算出各作业的执行先后次序（注意优先权高的数值小）; （2）计算每种情形下作业的平均周转时刻和平均带权周转时刻。( 1 ）采纳FCFS 算法调度作业，运作情形：( 2 ）采纳双算法调度作业，假设令时刻片长l ，各作业执行情形为

5、：1 、2 、3 、4 、5 、l 、3 、5 、1 、5 、1 、5 、1 、5 、1 、l 、l 、1 、1 。( 3 ）采纳SJF 算法调度作业，运作情形：( 4 ）采纳非剥夺优先权算法调度作业，运作情形：8 对某系统进行监测后说明平均每一个进程在I/O 阻塞之前的运行时刻为T 。一次进程切换的系统开销时刻为S 。假设采历时刻片长度为Q 的时刻片轮转法，对以下各类情形算出CPU 利用率。9 有5 个待运行的作业，各自估量运行时刻别离是：9 、6 、3 、5 和x ，采纳哪一种运行顺序使得平均响应时刻最短？答：按照最短作业优先的算法可以使平均响应时间最短。x 取值不定，按照以下情况讨论：1

6、0.有5 个批处置作业A 到E 均己抵达计算中心，其运行时刻别离2 、4 、6 、8 和10 分钟：各自的优先级分跳狠掀完为、飞、飞、氏积5 、那个地址5 为最高级。关于1) 时刻片轮转算法、2）优先数法、3）短作业优先算法、4）先来先效劳调度算法（按抵达顺序C 、D 、B 、E 、A) ，在忽略进程切换时刻的前提下，计算出平均作业周转时刻。(对l）每一个作业取得相同的2 分钟长的时刻片；对2）到4）采纳单道运行，直到终止。）答：( l ) FCFS 调度算法( 2 ）优先级调度算法( 3 ）时刻片轮转法顺顺序ABCDEBCDECDEDEE 轮转执行。( 4 ) SJF调度算法1一、 有5 个

7、批处置作业A 到E 均已抵达计算中心，其运行时刻别离10 、6 、2 、4 和8 分钟；各自的优先级别离被规定为3 、5 、2 、1 和4 ，那个地址5 为最高级。假设不考虑系统切换开销，计算出平均作业周转时刻。（1) FCFs （按A 、B 、C 、D 、E ) ; (2) 优先级调度算法，(3）时刻片轮转法（每一个作业取得相同的2 分钟长的时刻片）。答：( 1 ) FCFS 调度算法( 2 ）优先级调度算法( 3 ）时刻片轮转法顺顺序ABCDEABDEABEAEA 轮转执行。作业执行时间等待时间周转时间带权周转时间ABCDE 10 6 2 48 20 l6 4 l2 20 30226162

8、833 .66 3 4 3. 5 作业平均周转时间作业平均带权周转时间T = ( 30 + 22 + 6 + 16 + 28 ) / 5 = W = ( 3 + + 3 +4 + ) / 5 = 12 (l）假定一个处置器正在执行两道作业，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，你将如何给予它们占有处置器的优先级？什么缘故？(2）假定一个处理器正在执行三道作业，一道以计算为主，第二道以输入输出为主，第三道为计算与输入输出均匀。应该如何赋予它们占有处理器的优先级使得系统效率较高？答：处理器调度算法会考虑以下因素：作业响应时间要求；让CPU 尽量和外围设备并行工作；限制一个计算进程长时间霸占处理器。

9、因而，( 1 ) FO 为主作业优先级高。（2 ) 输入输出为主作业优先级最高，输入输出均匀的作业其次，而计算为主作业的优先级最低。13 请你设计一种先进的运算机体系结构，它利用硬件而不是中断来完成进程切换，那么CPU 需要哪些信息？请描述用硬件完成进程切换的工作进程。答：该运算机有一个专用硬件寄放器，它始终寄存指向当前运行进程的PCB 的指针。当系统中发生了一个事件，如FO 终止事件，CPU 即可把运行进程的上下文保留到专用硬件寄放器指针指向的PCB 中爱惜起来，然后，CPU 转向中断向量表，找到设备中断处置程序入口，让专用硬件寄放器指针指向（设备）中断效劳例程，于是，即可启动中断效劳例程工

10、作。14 设计一条机械指令和一种与信号量机制不同的算法，使得并发进程对共享变量的利用可不能显现与时刻有关的错误。解：( l ）设计机器指令。设计一条如下的”测试、比较和互换”三地址指令，提供了一种硬件互斥解决方案：TC&SR1R3B2D2该指令的功能如下：l ) C 为一个共享变量，由地址2 、即变址（B2 ) + D2 给出，（2 ）（Rl ）与（C ）比较，（3 ）若是（Rl ) = ( C ）那么（R3）C ，并置条件码为00 , 若是（R1 ）（c ）那么（C )Rl ，并置条件码为01 . ( 2 ）编写进程访问共享变量的程序。对每个访问共享变量C 的进程，编写访问共享变量的程序段为

11、： 陆界区程序说明( C ）Rl ;loop2 : ( R1 ) R3 ; Add /decrease R3 ; TC & S ;R( condition = 01 ) loop2 ; 共享变量C 的值保护到RI 中。Rl 的值传送到R3 中，进程修改共享变量时，先对R3 操作（不是直接操作C ）。R3 加1 减1 ，进程归还申请由共享变量C 代表的共享资源（假定每次一个）。执行”测试、比较和交换”指令。条件码01 ，转向循环loop2 ；否则离开临界区。 ( 3 ）程序执行说明。此解与互斥使用共享变量的思路绝然不同，并发运行的进程可不互斥地访问它们的共享变量。此方案认为造成共享变量C 值错误

12、的原因在于：一个进程（Pl ）在改变C 值的过程中，另一个进程伊2 ）插进来也改变了C 的值，而本进程（Pl）却不知道，造成了c 值结果不正确。如果有办法使本进程口1 ）能知道C 值是否改变，改变的话在继承改变了的C 值的基础上，再作自己的改变操作，则就不会导致共享变量C 值的错误。为此，本解决方案中，当一个进程l）准备改变C 值时，先把C 的值保护在Rl 中，然后，通过R3 来改变共享变量C 的值。当要把新的值（即R3 内的值）送C之前，先要判断一下在本进程（P1 ）工作期间是否有别的进程口2 ）插进来也改变了C 的值（并发进程P1 、P2 的执行完全会造成这种情况），方法是：将扭1 ）中被

13、保护的C 的原来值，与C 的当前值比较，若相等，说明C 值未被改变过，则将本进程（Pl ）修改过的新值送C （即（R3 ) 一C ) ；若不相等，说明C 值在工作期间被改变过，则应该继承C 的新值（即（C ）一Rl ）并且返回到loop2 处重新对C值计数，以此保证C值的最终结果的正确性。这里提及”进程工作期间”指的是一个进程从开始至终止对共享变量C 值的操作的这段时刻，也确实是执行进程， I 晦界区”这段程序的时刻。另外，在进程进入临界区之前，应等待直到C 为非。（即有资源可用）为止。( 4 ）举例。假定系统中有静态分配资源磁带机共3 台，被N 个进程共享，由共享变量C 来代表可用磁带机台数

14、，其初值为3 。现有并发进程P1 和P2 均申请使用磁带机，执行临界区程序。进程Pl 执行临界区程序( C ）R1 ；因（C）=3 ，故（R1) = 3 。loop2: ( Rl ）R3 因（R1 ) = 3 ，故（R3 ）当前也3 。decrease R3 ：申请利用磁带机，做减1 操作，故（R3 ）=2. TC & S 执行”测试、比较和互换，, TC & S 指令。如果R1=（C ）则（R3 ）C，即（C）=2 ，并置条件码为”00 , 跳出临界区程序，去利用磁带机。如果(Rl ) (C) ，例如，( C ）=2 ，说明进程P2 抢先申请了磁带机，因此，C 与爱惜在R1 中的值不一样了（

15、C 的值必小于Rl 的值），应以C 的当前值为准，执行（C ) ? Rl ( R1 现在变成2 ) ，并置条件码为”01 ，转向foopZ 。于是伍1 ) = 2 , 随着（R3 卜2 。接着卿）减1 后应l 了。再执行TC & S 时，由于伍1 卜（C ) = 2 ，会使C 变成1 。r ( conditio 二01 ) loop2 ; 巧单道批处置系统中，以下三个作业采纳先来先效劳调度算法和最高响应比优先算法进行调度，哪一种算法性能较好？请完成下表：作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间12310 : 0010 : 1010 : 252 : 001 : 000 : 25平

16、均作业周转时间=平均作业带权周转时间W =答：可见HRRF 比FIFO 要好16 假设有如表所示四个作业进入系统，别离计算在FCFS 、S 开和HRR 卫算法下的平均周转时刻与带权平均周转时刻。（时刻以十进制表示）答：17 Kleinrock 提出一种动态优先权算法：进程在就绪队列等待时，其优先权以速度a转变；当进程在处置器上运行，时其优先权以速度p 转变。给参数a,b 赋以不同值可取得不同算法。（l ）假设abc是什么算法？( 2 ）假设abc是什么算法答：( l ）是先进先出算法。因为在就绪队列中的进程比在CPU 上运行的进程的优先数提高得快，故进程切换时，先进入就绪队列的进程优先权就越高

17、。( 2 ）是后进先出算法。因为在就绪队列中的进程比在CPU 上运行的进程的优先权下降得快，故后进入就绪队列的进程此先进入的进程的优先权高。18 有一个四道作业的操作系统，假设在一段时刻内前后抵达6 个作业，它们的提交和估量运行时刻由下表给出：系统采纳SJF 调度算法，作业被调度进入系统后半途可不能退出，但作业运行时可被更短作业抢占。（l ）别离给出6 个作业的执行时刻序列、即开始执行时刻、作业完成时刻、作业周转时刻。（2 ）计算平均作业周转时刻。答说明：( 1 ) J2 到达时抢占J1 ; J3 到达时抢占J2 。( 2 ）但J4 抵达时，因不知足SJF ，故J4 不能被运行，J3 继续执行

18、5 分钟。( 3 ）由于是4 道的作业系统，故后面作业不能进入主存而在后备队列等待，直到有作业终止。( 4 ）依照进程调度可抢占原那么，J3 第一个做完。而这时J5 、J6 均己进入后备队列，而J5 可进入主存。( 5 ）因J5 最短，故它第二个完成。这时J6 方可进入主存。因J6 最短，故它第三个完成。( 6 ）然后是：J4 、J2和J1 ( 7 ) T =( 155 + 95 + 20 + 55 + 15 + 20 ) / 6 = 60 1九、有一个具有两道作业的批处置系统，作业调度采纳短作业优先的调度算法，进程调度采纳以优先数为基础的抢占式调度算法，在下表所示的作业序列，作业优先数即为进

19、程优先数，优先数越小优先级越高。( 1 ）列出所有作业进入内存时刻及终止时刻。( 2 ）计算平均周转时间。答：每个作业运行将经过两个阶段：作业调度（SJF 算法）和进程调度（优先数抢占式）。另外，批处理最多容纳2 道作业，更多的作业将在后备队列等待。( l ) 10 : 00 ，作业A 抵达并投入运行。( 3 ) 10 : 2O ，作业B 抵达且优先权高于作业A ，故作业B 投入运行而作业A 在就绪队列等待。( 4 ) 10 : 30 ，作业C 抵达，因内存中已有两道作业，故作业C 进入作业后备队列等待。( 5 ) 10 : 50 ，作业B 运行终止，作业D 抵达，按SJF 短作业优先算法，作

20、业D 被装入内存进入就绪队列。而由于作业A 的优先级高于作业D ，故作业A 投入运行( 6 ) 11 : 10 ，作业A 运行终止，作业C 被调入内存，具作业c 的优先级高于作业D , 故作业C 投入运行。( 7 ) 12 : 00 ，作业c 运行终止，作业D 投入运行。( 8 ) 12 : 20 ，作业D 运行终止。各作业周转时刻为：作业A 70 ，作业B 30 ，作业C 90 ，作业D 90 。平均作业周转时刻为70 分钟。20 、某多道程序设计系统供用户利用的主存为100K ，磁带机2 台，打印机1 台。采纳可变分区内存治理，采纳静态方式分派外围设备，忽略用户作业FO 时刻。现有作业序列

21、如下：作业调度采纳FCFS 策略，优先分派主存低地址区且不准移动已在主存的作业，在主存中的各作业平分CPU 时刻现求：( l ）作业被调度的前后顺序？( 2 ）全数作业运行终止的时刻？( 3 ）作业平均周转时刻为多少？( 4 ）最大作业周转时刻为多少？答：( l ）作业调度选择的作业顺序为：作业1 、作业3 、作业4 、作业2 和作业5 . ( 2 ）全数作业运行终止的时刻9 : 30 。( 3 ）周转时刻：作业1 为30 分钟、作业2 为55 分钟、作业3 为40 分钟、作业4 为40 分钟和作业5 为55 分钟。( 4 ）平均作业周转时刻44 分钟。( 5 )最大作业周转时刻为55 分钟。

22、分析：此题综合测试了作业调度、进程调度、及对外设的竞争、主存的竞争。8 : oo 作业1 抵达，占有资源并调入主存运行。8 : 20 作业2 和3 同时抵达，但作业2 因分不到打印机，只能在后备队列等待。作业3 资源知足，可进主存运行，并与作业1 平分CPU 时刻。8 : 30 作业1 在8 : 30 终止，释放磁带与打印机。但作业2 仍不能执行，因不能移动而没有30KB 的空闲区，继续等待。作业4 在8 : 30 抵达，并进入主存执行，与作业3 分享CPU8 : 35 作业5 抵达，因分不到磁带/打印机，只能在后备队列等待。9 : 00 作业3 运行终止，释放磁带机。现在作业2 的主存及打印

23、机都可知足，投入运行。作业5 抵达时刻晚，只能等待。9 : 10 作业4 运行终止，作业5 因分不到打印机，只能在后备队列继续等待。9：15巧作业2 运行终止，作业5 投入运行。9 : 30 作业全数执行终止。2一、某多道程序设计系统采纳可变分区内存治理，供用户利用的主存为200K ，磁带机5 台。采纳静态方式分派外围设备，且不能移动在主存中的作业，忽略用户作业I/O时刻。现有作业序列如下：现求：( l ) FIFO 算法选中作业执行的顺序及作业平均周转时刻？( 2 ) SJF 算法选中作业执行的顺序及作业平均周转时刻？（进程调度也采纳FCFS ) 答：( 1 ) FIFO 算法选中作业执行的

24、顺序为：A 、B 、D 、C 和E 作业平均周转时刻为63分钟( 2 ) SJF 算法选中作业执行的顺序为：A 、B 、D 、E 和C 。作业平均周转时刻为58分钟详细说明：1 先来先服务算法。说明：( 1 ) 8 : 30 作业A 到达并投入运行。注意它所占用的资源。( 2 ) 8 : 50 作业B 到达，资源满足进主存就绪队列等CPu 。( 3 ) 9 : 00 作业C 到达，主存和磁带机均不够，进后备作业队列等待。( 4 ) 9 : 05 作业D 到达，磁带机不够，进后备作业队列等待。后备作业队列有C 、D 。( 5 ) 9 : 10 作业A 运行结束，归还资源磁带，但注意主存不能移动（

25、即不能紧缩）。作业B 投入运行。作业C 仍因主存不够而等在后备队列。这时作业E 也到达了，。也由于主存不够进入后备作业队列。此时作业D 因资源满足（主存磁带均满足），进主存就绪队列等待。后备作业队列还有C 、E 。( 6 ) 9 : 35 作业B 运行结束，作业D 投入运行。这时作业C 因资源满足而调入主存进就绪队列等CPU 。而作业E 因磁带机不够继续在后备作业队列等待。( 7 ) 9 : 55 作业D 运行结束，作业C 投入运行。这时作业E 因资源满足而调入主存进就绪队列等CPU 。( 8 ) 10 : 30 作业C 运行结束，、作业E 投入运行。( 9 ) 10 : 40 作业E 运行结

26、束。2 短作业优先算法。说明：( 1 ) 8 : 30 作业A 到达并投入运行。注意它所占用的资源。( 2 ) 8 : 50 作业B 抵达，资源知足进主存就绪队列等CPU 。( 3 ) 9 : 00 作业C 抵达，主存和磁带机均不够，进后备作业队列等待。( 4 ) 9 : 05 作业D 抵达，磁带机不够，进后备作业队列等待。后备作业队列有C 、D . ( 5 ) 9 : 10 作业A 运行终止，归还资源磁带，但注意主存不能移动（即不能紧缩）。作业B 投入运行。作业C 仍因主存不够而等在后备队列。这时作业E 也抵达了，尽管该作业最短，也由于主存不够进入后备作业队列现在作业D 因资源知足（主存磁带

27、均满脚，进主存就绪队列等待。后备作业队列还有C 、E 。( 6 ) 9 : 35 作业B 运行终止，作业D 投入运行。这时作业C 和E 资源均知足，但按SJF 应把作业E 调入主存进就绪队列等CPU 。而作业C 因磁带机不够继续在后备作业队列等待。( 7 ) 9 : 55 作业D 运行终止，作业C 调入主存进就绪队列等CPU .( 8 ) 10 : 05 作业E 运行终止，作业C 投入运行( 9 ) 10 : 40 作业C 运行终止。上题中，假设许诺移动己在主存中的作业，其他条件不变，现求：( l ) FIFO 算法选中作业执行的顺序及作业平均周转时刻？( 2 ) SJF 算法选中作业执行的顺

28、序及作业平均周转时刻？答：FIFO 算法选中作业执行的顺序为：SJF 算法选中作业执行的顺序为：（l ) A 、B 、D 、E 和C。作业平均周转时刻为58 分钟。( 2 ) A 、B 、E 、D 和C。作业平均周转时刻为56 分钟。 与上题类同，详细说明略。23、设计一个进程按时唤醒队列和按时唤醒处置程序：( l ）说明一个等待唤醒进程入队v 的进程。（2 ）说明时钟中断时，按时唤醒处置程序的处置进程。（3 ）现有进程P1 要求20 秒后运行，通过40 秒后再次运行；PZ 要求25 秒后运行；P3 要求35 秒后运行，通过35 秒后再次运行；P4 要求60 秒后运行。试成立相应的进程按时唤醒

29、队列。答：组织如下的定时唤醒队列。( l ）当一个需按时唤醒的进程要入队时，依照它要唤醒的时刻，被扦入队列的适当位置，注意，唤醒时刻按增量方式寄存。( 2 ）每当时钟中断时，时钟中断例程判别把队列中的第一个进程的时间量减1 ，直到该值为时唤醒进程工作。同时队列中下一个进程成为队列头。24、一个实时系统有4 个周期性事件，周期别离为50 、100 、300 和250ms 。假设假设其处置别离需要35 、20 、10 和X ms，那么该系统可调度许诺的X值最大为多少？实时任务可调度应知足：35 / 50 +20/100 + 10/300 +X/250l X250(l-28/30) = 250 =