西南科技大學(xué)計算機操作系統(tǒng)概念.docx

第一章一思考題3.什么是操作系統(tǒng)？操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的主要作用是什么？P11操作系統(tǒng)：管理系統(tǒng)資源，控制程序執(zhí)行，改善人機界面，提供各種服務(wù)，并合理組織計算機工作流程和為用戶方便有效地使用計算機提供良好運行環(huán)境的一種系統(tǒng)軟件。主要作用：服務(wù)用戶觀點操作系統(tǒng)作為用戶接口和公共服務(wù)程序。進(jìn)程交互觀點操作系統(tǒng)作為進(jìn)程執(zhí)行的控制者和協(xié)調(diào)者。系統(tǒng)實現(xiàn)觀點操作系統(tǒng)作為擴展機或虛擬機。資源管理觀點操作系統(tǒng)作為資源的管理者和控制者15.什么是多道程序設(shè)計？多道程序設(shè)計技術(shù)有什么特點？P17多道程序設(shè)計：多道程序設(shè)計是指允許多個作業(yè)（程序）同時進(jìn)入計算機系統(tǒng)的內(nèi)存并啟動交替計算的方法。特點：從宏觀上看是并行的，多道程序都處于運行過程中，但尚未運行結(jié)束；從微觀上看是串行的，各道程序輪流占用CPU交替地執(zhí)行。19.在分時系統(tǒng)中，什么是響應(yīng)時間？它與什么因素有關(guān)？P22響應(yīng)時間：從用戶發(fā)出請求或指令到系統(tǒng)做出反應(yīng)的時間。有關(guān)因素：CPU的處理速度聯(lián)機終端的數(shù)目所用是時間片的長短系統(tǒng)調(diào)度開銷對換信息量的多少23.現(xiàn)代操作系統(tǒng)具有哪些基本功能？請簡單敘述之。P12處理器管理：對處理器的管理和調(diào)度最終歸結(jié)為對進(jìn)程和線程的管理和調(diào)度，包括進(jìn)程控制和管理，線程控制和管理，確定處理器調(diào)度策略，設(shè)計處理器調(diào)度算法，做好處理器分配和回收。存儲管理：存儲管理的主要任務(wù)是管理內(nèi)存資源，為多道程序運行提供有力支撐，提高存儲空間利用率，具體來說有內(nèi)存分配與回收，地址轉(zhuǎn)換與存儲保護，內(nèi)存共享與存儲擴充等。設(shè)備管理：設(shè)備管理的除妖任務(wù)是管理各種外部設(shè)備，完成用戶提出的I/O請求；加快數(shù)據(jù)傳輸速度，發(fā)揮設(shè)備的并行性，提高設(shè)備的利用率；提供設(shè)備驅(qū)動程序和中斷處理請求。文件管理：文件庫案例的主要任務(wù)有提供文件邏輯組織方法，提供文件物理組織方法，提供文件存取和使用方法，實現(xiàn)文件目錄管理，實現(xiàn)文件共享和安全性控制，實現(xiàn)文件存儲空間管理等。聯(lián)網(wǎng)與通信管理：操作系統(tǒng)至少應(yīng)具有以下與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的功能：網(wǎng)絡(luò)資源管理數(shù)據(jù)通信管理應(yīng)用服務(wù)網(wǎng)絡(luò)管理二應(yīng)用題在某個計算機系統(tǒng)中，有一臺輸入機和一臺打印機，現(xiàn)有兩道程序投入運行，程序A先開始運行，程序B后開始運行。A的運行軌跡為：計算50ms、打印100ms、再計算50ms、打印100ms，結(jié)束。B的運行軌跡為：計算50ms、輸入80ms、再計算100ms，結(jié)束。試說明：（1）兩道程序運行時，CPU是否空閑等待？若是，在那段時間段等待？（2）程序A、B是否有等待CPU的情況？若有，指出發(fā)生等待的時刻。畫出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：（1）兩道程序運行期間，CPU存在空閑等待，時間為100至150ms之間(見圖中有色部分)。（2）程序A無等待現(xiàn)象，但程序B有等待。程序B有等待時間段為180ms至200ms間(見圖中有色部分)。5.在單CPU和兩臺I/O設(shè)備(I1、I2)的多道程序設(shè)計環(huán)境下，同時投入3個作業(yè)Job1、Job2、Job3運行。這3個作業(yè)對CPU和輸入/輸出設(shè)備的使用順序和時間如下：Job1：I2(30ms);CPU(10ms);I1(30ms);CPU(10ms);I2(20ms)。Job2：I1(20ms);CPU(20ms);12(40ms)。Job3：CPU(30ms);I1(20ms);CPU(10ms);I1(10ms)。很定CPU和I/O設(shè)備之間、兩臺I/O設(shè)備之間都能并行工作，Job1優(yōu)先級最高，Job2次之，Job3優(yōu)先級最低，優(yōu)先級高的作業(yè)可以搶占優(yōu)先級低的作業(yè)的CPU。試求：（1）3個作業(yè)從投入到完成分別需要的時間。（2）CPU的利用率。（3）I/O設(shè)備的利用率。畫出三個作業(yè)并行工作圖如下(圖中著色部分為作業(yè)等待時間)：（1）Job1從投入到運行完成需80ms，Job2從投入到運行完成需90ms，Job3從投入到運行完成需90ms。（2）CPU空閑時間段為：60ms至70ms，80ms至90ms。所以CPU利用率為(90-20)/90=77.78%。（3）設(shè)備I1空閑時間段為：20ms至40ms，故I1的利用率為(90-20)/90=77.78%。設(shè)備I2空閑時間段為：30ms至50ms，故I2的利用率為(90-20)/90=77.78%。第二章1 思考題18. 什么是進(jìn)程？計算機操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程？P71.72進(jìn)程時具有獨立功能的程序在某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，也是操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和保護的基本單位。為什么引入進(jìn)程：刻畫程序的并發(fā)性解決資源的共享性20. 進(jìn)程最基本的狀態(tài)有哪些？那些事件可能引起不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換？P7426. 何謂進(jìn)程控制塊（PCB）？它包含哪些基本信息？P75PCB：它是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)示，是操作系統(tǒng)用來記錄和刻畫進(jìn)程 狀態(tài)及環(huán)境信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是進(jìn)程動態(tài)特征的匯集，也是操作系統(tǒng)掌握進(jìn)程的唯一資料結(jié)構(gòu)和管理進(jìn)程的主要依據(jù)?；拘畔ⅲ簶?biāo)識信息：標(biāo)識信息用于唯一地標(biāo)識一個進(jìn)程，分為用戶使用的外部標(biāo)識符合系統(tǒng)使用的內(nèi)部標(biāo)識號?，F(xiàn)場信息：現(xiàn)場信息用于保存進(jìn)程在運行時存放在處理器現(xiàn)場中的各種信息?？刂菩畔ⅲ嚎刂菩畔⒂糜诠芾砗驼{(diào)度進(jìn)程。38.試從調(diào)度，并發(fā)性，擁有資源和系統(tǒng)開銷等4個方面對傳統(tǒng)進(jìn)程和多線程進(jìn)程進(jìn)行比較。調(diào)度性：在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都是進(jìn)程，在引入線程的OS中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進(jìn)程作為資源擁有的基本單位；并發(fā)性：在引入線程的OS中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進(jìn)程中的多個線程之間，亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性；、擁有資源：無論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是引入了線程的操作系統(tǒng)，進(jìn)程始終是擁有資源的一個基本單位，而線程除了擁有一點在運行時必不可少的資源外，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但它可以訪問其隸屬進(jìn)程的資源；系統(tǒng)開銷：由于創(chuàng)建或撤銷進(jìn)程時，系統(tǒng)都要為之分配和回收資源，如內(nèi)存空間等，進(jìn)程切換時所要保存和設(shè)置的現(xiàn)場信息也要明顯地多于線程，因此，操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進(jìn)程時所付出的開銷將顯著地大于線程。48. 處理器調(diào)度分為哪幾種類型？簡述各類調(diào)度的主要任務(wù)。P941. 高級調(diào)度2.中級調(diào)度3.低級調(diào)度 詳細(xì) 書94頁2 應(yīng)用題5. 若在后備作業(yè)隊列中等待運行的同時有三個作業(yè)1、2、3，已知它們各自的運行時間為a、b、c，且滿足關(guān)系abc，試證明采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法能獲得最小平均周轉(zhuǎn)時間采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度時，三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為： T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c 若不按短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度，不失一般性，設(shè)調(diào)度次序為：J2、J1、J3。則三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c 令-式得到： T2-T1=b-a0可見，采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度才能獲得最小平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。12.有5個批處理作業(yè)A到E均已到達(dá)計算中心,其運行時間分別為10,6,2,4和8分鐘；各自的優(yōu)先級分別規(guī)定為3,5,2,1和4,這里5為最高級.若不考慮系統(tǒng)切換開銷,計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間.（1）按FCFS（按A,B,C,D,E）；（2）優(yōu)先級調(diào)度算法,（3）時間片輪轉(zhuǎn)法.(1) FCFS調(diào)度算法(2)優(yōu)先級調(diào)度算法(3)時間片輪轉(zhuǎn)法(每個作業(yè)獲得相同的2分鐘長的時間片)按次序A B C D E A B D E A B E A E A輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。16. 若有4個作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，其提交時刻和估計運行時間為作業(yè)提交時刻估計運行時間/min18:0012028:505039:001049:5020分別計算在FCFS,SJF和HRRF算法下的品均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。答：20.有一個4道作業(yè)的操作系統(tǒng)，若在一段時間內(nèi)先后到達(dá)6個作業(yè)，其提交時刻和估計運行時間為作業(yè)提交時刻估計運行時間/min18:006028:203538:252048:302558:35568:4010系統(tǒng)采用剩余SJF調(diào)度算法，作業(yè)被調(diào)度進(jìn)入系統(tǒng)后中途不會退出，但作業(yè)運行時可被剩余時間更短的作業(yè)所搶占。（1） 分別給出6個作業(yè)的執(zhí)行時間序列，即開始執(zhí)行時間，作業(yè)完成時間，作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。（2） 計算平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。執(zhí)行次序提交時間執(zhí)行時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間J1J5J6J3J4J28：008：358：408：258：308：20605102025358：009：009：059：159：3510：009：009：059：159：3510：0010：356030357090135 作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間：T=（60+30+35+70+90+135）/6=70注意，J1被調(diào)度運行后，直到它執(zhí)行結(jié)束，才會引出作業(yè)調(diào)度程序工作。所以，J2至J6雖在J1執(zhí)行期間進(jìn)入，但未被調(diào)度，均在等待。當(dāng)J1撤離后，作業(yè)調(diào)度程序工作，按SJF算法，顯然有執(zhí)行次序：J5、J6、J3、J4、和J2。25. 有一個具有兩道作業(yè)的批處理系統(tǒng)，作業(yè)調(diào)度采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，進(jìn)程調(diào)度采用以優(yōu)先數(shù)為基礎(chǔ)的搶占式調(diào)度算法。在下表所示的作業(yè)序列中，作業(yè)優(yōu)先數(shù)即為進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，優(yōu)先數(shù)越小則優(yōu)先級越高。作業(yè)名到達(dá)時刻估計運行時間/min優(yōu)先數(shù)A10：00405B10：20303C10：30504D10：50206（1） 列出所有作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存的時刻及結(jié)束時刻。（2） 計算作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。每個作業(yè)運行將經(jīng)過兩個階段：作業(yè)調(diào)度(SJF算法)和進(jìn)程調(diào)度(優(yōu)先數(shù)搶占式)。另外，批處理最多容納2道作業(yè)，更多的作業(yè)將在后備隊列等待。 CPU(1) 10:00，作業(yè)A到達(dá)并投入運行。(2) 10:20，作業(yè)B到達(dá)且優(yōu)先權(quán)高于作業(yè)A，故作業(yè)B投入運行而作業(yè)A在就緒隊列等待。(3) 10:30，作業(yè)C到達(dá)，因內(nèi)存中已有兩道作業(yè)，故作業(yè)C進(jìn)入作業(yè)后備隊列等待。(4) 10:50，作業(yè)B運行結(jié)束，作業(yè)D到達(dá)，按SJF短作業(yè)優(yōu)先算法，作業(yè)D被裝入內(nèi)存進(jìn)入就緒隊列。而由于作業(yè)A的優(yōu)先級高于作業(yè)D，故作業(yè)A投入運行。(5) 11:10，作業(yè)A運行結(jié)束，作業(yè)C被調(diào)入內(nèi)存，且作業(yè)C的優(yōu)先級高于作業(yè)D，故作業(yè)C投入運行。(6) 12:00，作業(yè)C運行結(jié)束，作業(yè)D投入運行。(7) 12:20，作業(yè)D運行結(jié)束。各作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為：作業(yè)A 70，作業(yè)B 30，作業(yè)C 90，作業(yè)D 90。平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為70分鐘。28. 某多道程序系統(tǒng)采用可變分區(qū)存儲管理，供用戶使用的內(nèi)存空間為200KB，磁帶機5臺。采用今天方式分配外部設(shè)備，且不能移動內(nèi)存中的作業(yè)，進(jìn)程調(diào)度采用FCFS算法，忽略用戶作業(yè)I/O操作時間?，F(xiàn)有作業(yè)序列如下：作業(yè)號進(jìn)入輸入井時刻運行時間/min內(nèi)存需求量/kb磁帶機需求/臺A8：3040303B8：50251201C9：00351002D9：0520203E9：1010601現(xiàn)求：（1）FCFS算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間；（2）SJF算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間。(1) FIFO算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序為：A、B、D、C和E。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為63分鐘。(2) SJF算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序為：A、B、D、E和C。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為58分鐘。第三章1 思考題3. 解釋并發(fā)性與并行性。計算機操作系統(tǒng)中把并行性和并發(fā)性明顯區(qū)分開，主要是從微觀的角度來說的，具體是指進(jìn)程的并行性（多處理機的情況下，多個進(jìn)程同時運行）和并發(fā)性（單處理機的情況下，多個進(jìn)程在同一時間間隔運行的）。并行性是指硬件的并行性，兩個或多個事件在同一時刻發(fā)生。并發(fā)性是指進(jìn)程的并發(fā)性，兩個或多個事件在同一時間段內(nèi)發(fā)生。9. 什么是臨界區(qū)和臨界資源？臨界區(qū)管理的基本原則是什么？臨界區(qū)：每個進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序叫做臨界區(qū)。進(jìn)程對臨界區(qū)的訪問必須互斥，每次只允許一個進(jìn)程進(jìn)去臨界區(qū)，其他進(jìn)程等待。臨界資源：指每次只允許一個進(jìn)程訪問的資源，分硬件臨界資源、軟件臨界資源。臨界區(qū)管理的基本原則是： 如果有若干進(jìn)程要求進(jìn)入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個進(jìn)程進(jìn)入。任何時候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個。如已有進(jìn)程進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則其它所有試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待。進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程要在有限時間內(nèi)退出，以便其它進(jìn)程能及時進(jìn)入自己的臨界區(qū)。如果進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出CPU，避免進(jìn)程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。24. 什么是死鎖？什么是饑餓？試舉日常生活中的例子加以說明。死鎖：所謂死鎖是指在多道程序系統(tǒng)中，一組進(jìn)程中的每一個進(jìn)程都無限期等待被該組進(jìn)程中的另一個進(jìn)程所占有且永遠(yuǎn)不會釋放的資源。如：假如雙方都擁有部分資源（P1擁有A，P2擁有B，且A，B均只有一個），但這時P1還需要B，P2還需要A，于是P1與P2都會處在無限等待狀態(tài)，發(fā)生了死鎖。饑餓：操作系統(tǒng)在一個分配資源時，當(dāng)多個進(jìn)程同時申請某類資源時，由分配策略確定資源分配給進(jìn)程的次序。當(dāng)資源分配策略是不公平的(unfair)的情況下，即不能保證等待時間上界的存在，即使系統(tǒng)沒有發(fā)生死鎖，某些進(jìn)程也可能會長時間等待。當(dāng)?shù)却龝r間給進(jìn)程推進(jìn)和響應(yīng)帶來明顯影響時，稱發(fā)生了進(jìn)程饑餓(starvation)。如：考慮一臺打印機分配的例子，當(dāng)有多個進(jìn)程需要打印文件時，系統(tǒng)按照短文件優(yōu)先的策略排序，該策略具有平均等待時間短的優(yōu)點，似乎非常合理，但當(dāng)短文件打印任務(wù)源源不斷時，長文件的打印任務(wù)將被無限期地推遲，導(dǎo)致饑餓25. 試述產(chǎn)生死鎖的必要條件。 互斥條件：一個資源每次只能被一個進(jìn)程使用。 請求與保持條件：一個進(jìn)程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。 不剝奪條件:進(jìn)程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。 循環(huán)等待條件:若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。32. 一臺計算機有8臺磁帶機，被N個進(jìn)程金正使用，每個進(jìn)程可能需要三臺磁帶機。請問N值為多少時系統(tǒng)沒有死鎖的危險？請說明原因。當(dāng)N取不大于3的正整數(shù)時，系統(tǒng)沒有死鎖的危險。因為當(dāng)N=1或2時，最多需要6臺磁帶機，系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖。當(dāng)N=3時，最壞情況是3個進(jìn)程都需要3個磁帶機，且每個進(jìn)程都已擁有2個磁帶機，但此時系統(tǒng)還有2臺未分配的磁帶，能滿足其中兩個進(jìn)程的資源請求，使進(jìn)程順利推進(jìn)后再釋放資源，此時另外1個進(jìn)程因為得到被釋放的磁帶機而能夠獲得足夠的磁帶機，也可以順利執(zhí)行，不會發(fā)生死鎖。2 應(yīng)用題5. 有一個閱覽室，讀者進(jìn)入時必須現(xiàn)在一張登記表上登記，此表為每個座位列出一個表目，包括座位號，姓名，讀者離開時要注銷登記信息；加入閱覽室共有100個座位。試用（1）信號量和PC操作和（2）管程，來實現(xiàn)用戶進(jìn)程的同步算法。使用信號量和P、V操作：var name: array1.100 of A;A=record number:integer; name:string;endfor i:=1 to 100 do Ai.number:=i; A:=null;mutex,seatcount:semaphore;i:integer;mutex:=1;seatcount:=100;cobeginprocess readeri(var readername:string)(i=1,2,) P(seatcount); P(mutex);for i:=1 to 100 do i+ if A=null then A:=readername; reader get the seat number =i; /*Ai.number V(mutex) 進(jìn)入閱覽室，座位號i，座下讀書;P(mutex); Ai name:=null; V(mutex); V(seatcount); 離開閱覽室; coend.6.在一個盒子里，混裝了數(shù)量相等的圍棋白子和黑子，現(xiàn)在要用自動分揀系統(tǒng)把白子和黑子分開。該系統(tǒng)設(shè)有兩個進(jìn)程P1和P2，其中P1揀白子，P2揀黑子。規(guī)定每個進(jìn)程每次只揀一子，當(dāng)一進(jìn)程正在揀子時，不允許另一個進(jìn)程去揀，當(dāng)一進(jìn)程揀了一子時，必須讓另一進(jìn)程去揀，試寫出兩個并發(fā)進(jìn)程能正確執(zhí)行的算法。實質(zhì)上是兩個進(jìn)程的同步問題，設(shè)信號量S1和S2分別表示可揀白子和黑子，不失一般性，若令先揀白子。var S1,S2:semaphore;S1:=1;S2:=0; cobegin process P1 begin repeat P(S1); 揀白子 V(S2); until false; endprocess P2 begin repeat P(S2); 揀黑子 V(S1); until false; endcoend.16. 一個經(jīng)典同步問題：吸煙者問題（patal,1971）。三個吸煙者在一間房間內(nèi)，還有一個香煙供應(yīng)者。為了制造并抽掉香煙，每個吸煙者需要三樣?xùn)|西：煙草、紙和火柴。供應(yīng)者有豐富的貨物提供。三個吸煙者中，第一個有自己的煙草，第二個有自己的紙，第三個有自己的火柴。供應(yīng)者將兩樣?xùn)|西放在桌子上，允許一個吸煙者進(jìn)行對健康不利的吸煙。當(dāng)吸煙者完成吸煙后喚醒供應(yīng)者，供應(yīng)者再放兩樣?xùn)|西（隨機地）在桌面上，然后喚醒另一個吸煙者。試采用信號量和P、V操作編寫他們同步工作的程序。var S,S1,S2,S3;semaphore; S:=1;S1:=S2:=S3:=0; flag1,flag2,flag3:Boolean; flag1:=flag2:=flag3:=true;cobegin process 供應(yīng)者begin repeat P(S); 取兩樣香煙原料放桌上，由flagi標(biāo)記; /*flage1、flage2、flage3代表煙草、紙、火柴 if flag2&flag3 then V(S1); /*供紙和火柴 else if flag1&flag3 then V(S2); /*供煙草和火柴 else V(S3); /*供煙草和紙 untile false; end process 吸煙者1begin repeat P(S1); 取原料; 做香煙; V(S); 吸香煙; untile false;process 吸煙者2begin repeat P(S2); 取原料; 做香煙; V(S); 吸香煙; untile false;process 吸煙者3begin repeat P(S3); 取原料; 做香煙; V(S); 吸香煙; untile false;Coend.23. 設(shè)當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)如下，此時Available=（1，1，2）進(jìn)程ClaimAllocationR1 R2 R3R1 R2 R3P13 2 21 0 0P26 1 35 1 1P33 1 42 1 1P44 2 20 0 2（1）計算各個進(jìn)程還需要的資源數(shù)Cki-Aki？（2）系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？為什么？（3）進(jìn)程P2發(fā)出請求向量request2=(1,0,1)，系統(tǒng)能把資源分配給它嗎？（4）若在進(jìn)程P2申請資源后，P1發(fā)出請求向量request1=(1,0,1)，系統(tǒng)能把資源分配給它嗎？（5）若在進(jìn)程P1申請資源后，P3發(fā)出請求向量request3=(0,0,1)，系統(tǒng)能把資源分配給它嗎？（1） P1，P2，P3，P4的Cki-Aki分別為：(2，2，2)、(1，0，2)、(1，0，3)、(4，2，0)（2）系統(tǒng)處于安全狀態(tài)，存在安全序：P2，P1，P3，P4（3）可以分配，存在安全序列：P2，P1，P3，P4。（4）不可以分配，因為資源不足（5）不能，應(yīng)為這樣做會讓系統(tǒng)處于不安全狀態(tài)36.假定某計算機系統(tǒng)有R1、R2兩類可再用資源（其中R1有兩個單位，R2有一個單位），它們被進(jìn)程P1、P2所共享，且已知兩個進(jìn)程均以下列順序使用兩類資源： 申請R1申請R2申請R1釋放R1釋放R2釋放R1試求出系統(tǒng)運行過程中可能到達(dá)的死鎖點，并畫出死鎖點的資源分配圖。當(dāng)兩個進(jìn)程都執(zhí)行完第一步(都占用R1) 時，系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)。這時無論哪個進(jìn)程執(zhí)行完第二步，死鎖都會發(fā)生?？赡艿竭_(dá)的死鎖點：進(jìn)程P1占有一個R1和一個R2，而進(jìn)程P2占有一個R1?；蛘呦喾?。這時己形成死鎖。進(jìn)程-資源圖為：第四章1 思考題試述存儲管理的基本功能存儲分配地址映射存儲保護存儲共享存儲擴充4. 何謂地址轉(zhuǎn)換（重定位）？哪些方法可以實現(xiàn)地址轉(zhuǎn)換？邏輯地址轉(zhuǎn)換為物理地址的過程稱為地址轉(zhuǎn)換（重定位）。方法： 靜態(tài)地址重定位； 動態(tài)地址重定位； 運行時鏈接地址重定位。5. 分區(qū)存儲管理中常采用哪種分配策略？比較其優(yōu)缺點。固定分區(qū)存儲管理：其基本思想是將內(nèi)存劃分成若干固定大小的分區(qū)，每個分區(qū)中最多只能裝入一個作業(yè)。當(dāng)作業(yè)申請內(nèi)存時，系統(tǒng)按一定的算法為其選擇一個適當(dāng)?shù)姆謪^(qū)，并裝入內(nèi)存運行。由于分區(qū)大小是事先固定的，因而可容納作業(yè)的大小受到限制，而且當(dāng)用戶作業(yè)的地址空間小于分區(qū)的存儲空間時，造成存儲空間浪費?？勺兎謪^(qū)存儲管理：可變分區(qū)存儲管理不是預(yù)先將內(nèi)存劃分分區(qū)，而是在作業(yè)裝入內(nèi)存時建立分區(qū)，使分區(qū)的大小正好與作業(yè)要求的存儲空間相等。這種處理方式使內(nèi)存分配有較大的靈活性，也提高了內(nèi)存利用率。但是隨著對內(nèi)存不斷地分配、釋放操作會引起存儲碎片的產(chǎn)生。9. 什么是虛擬存儲器？列舉采用虛擬存儲技術(shù)的必要性和可能性。在具有層次結(jié)構(gòu)存儲器的計算機系統(tǒng)中，自動實現(xiàn)部分裝入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比物理內(nèi)存容量大得多的，可尋址的“內(nèi)儲存器”。必要性：可用較小的內(nèi)存空間執(zhí)行較大的程序，能容納更多的并發(fā)執(zhí)行程序。可能性：基于程序的局部性原理。10. 試述請求分頁虛存管理的實現(xiàn)原理。請求分頁虛擬存儲管理是將進(jìn)程信息的副本存放在輔助存儲器中，當(dāng)它被調(diào)度投入運行時，并不把程序和數(shù)據(jù)全部裝入主存，僅裝入當(dāng)前使用的頁面，進(jìn)程執(zhí)行過程中訪問到不在主存的頁面時，再把所需信息動態(tài)地裝入。11. 試述請求分段虛存管理的實驗原理。請求分段虛存管理是將進(jìn)程信息副本存放在外存中，當(dāng)它被調(diào)度投入運行時，程序和數(shù)據(jù)沒有全部裝入內(nèi)存，僅裝入當(dāng)前使用段，進(jìn)程執(zhí)行過程中訪問到不在內(nèi)存的段時候，再有系統(tǒng)自動調(diào)入。18. 試述實現(xiàn)虛擬存儲器的基本原理。虛擬存儲器是指在具有層次結(jié)構(gòu)存儲器的計算機系統(tǒng)中，自動實現(xiàn)部分裝入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比物理內(nèi)存容量大得多的、可尋址的“內(nèi)存儲器”。是一種具有請求調(diào)入功能和置換功能，能從邏輯上對內(nèi)存容量加以擴充的一種存儲器系統(tǒng)。虛擬存儲器的實現(xiàn)方式有兩種：請求分頁系統(tǒng)和請求分段系統(tǒng)。請求分頁系統(tǒng)允許只裝入少數(shù)頁面的程序(及數(shù)據(jù))，便啟動運行，以后，再通過調(diào)頁功能及頁面置換功能，陸續(xù)地把即將要運行的頁面調(diào)入內(nèi)存，同時把暫不運行的頁面換出到外存上；請求分段系統(tǒng)允許只裝入少數(shù)段(而非所有的段)的用戶程序和數(shù)據(jù)，即可啟動運行。以后再通過調(diào)段功能和段的置換功能將暫不運行的段調(diào)出，同時調(diào)入即將運行的段。2 應(yīng)用題3. 一個頁式存儲管理系統(tǒng)使用FIFO，OPT和LRU頁面替換算法，如果一個作業(yè)的頁面走向為：（1）2,3,2,1,5,2,4,5,3,2,5,2；（2）4,3,2,1,4,3,5,4,3,2,1,5；（3）1,2,3,4,1,2,5,1,2,3,4,5。當(dāng)分配給作業(yè)的物理塊數(shù)分別為3和4時，試計算訪問過程中所發(fā)生的的缺頁異常次數(shù)和缺頁中斷率。(1) 作業(yè)的物理塊數(shù)為3塊，使用FIFO為9次，9/12=75%。使用LRU為7次，7/12=58%。使用OPT為6次，6/12=50%。作業(yè)的物理塊數(shù)為4塊，使用FIFO為6次，6/12=50%。使用LRU為6次，6/12=50%。使用OPT為5次，5/12=42%。（2）作業(yè)的物理塊數(shù)為3塊，使用FIFO為9次，9/12=75%。使用LRU為10次，10/12=83%。使用OPT為7次，7/12=58%。作業(yè)的物理塊數(shù)為4塊，使用FIFO為10次，10/12=83%。使用LRU為8次，8/12=66%。使用OPT為6次，6/12=50%。6. 一個32 位地址的計算機系統(tǒng)使用二級頁表，虛地址被分為9 位頂級頁表，11位二級頁表和頁內(nèi)位移。試問：頁面長度是多少？虛地址空間共有多少個頁面？由于32-9-11=12，所以，頁面大小為4KB，頁面的個數(shù)為220 個。13. 內(nèi)存中有兩個空閑區(qū)如下圖所示，現(xiàn)有作業(yè)序列依次為：job1要求30KB，job2要求70KB，job3要求50KB；使用首次適應(yīng)，最壞適應(yīng)和最佳適應(yīng)算法處理這個作業(yè)序列，試問哪種算法可以滿足分配要求？為什么？ 100KB.50KB. 0KB 15KB 125KB答：首次適應(yīng)、最壞適應(yīng)算法處理這個作業(yè)序列可以滿足分配，最佳適應(yīng)算法不行。因為后者會分割出無法使用的碎片，浪費內(nèi)存，從而，不能滿足所有作業(yè)的內(nèi)存需求。15. 在一個分頁存儲管理系統(tǒng)中，邏輯地址長度為16位，頁面大小為4096B，現(xiàn)有邏輯地址2F6AH，且第0，1，2頁依次存放在第10，12，14號物理塊中，試問相應(yīng)的物理地址是多少？因為邏輯地址長度為16位，而頁面大小為4096字節(jié)，所以，前面的4位表示頁號。把2F6AH轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制為：0010 1111 0110 1010，可知頁號為2。故放在14號物理塊中，寫成十六進(jìn)制為：EF6AH。20.在一個請求分頁存儲管理系統(tǒng)中，用戶編程空間32個頁，頁長1KB，主存為16KB，如果用戶程序有10頁長，若已知虛頁0、1、2、3頁已分得頁框4、7、8、10，試將虛地址0AC5H和1AC5H轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的物理地址虛地址0AC5H對應(yīng)的物理地址為：12C5H。而執(zhí)行虛地址1AC5H會發(fā)現(xiàn)頁表中尚未有分配的頁框而發(fā)生缺頁中斷，由系統(tǒng)另行分配頁框。29.考慮下列段表：段號起始地址段長020050018903021201003125060041800881)680 2)915 3)904 4)越界 5)1750 6) 越界。30.請頁式虛存管理系統(tǒng)中，進(jìn)程訪問地址序列為：10、11、104、170、73、305、180、240、244、445、467、366，試問：（1）如果頁面大小為100，給出頁面訪問序列。（2）進(jìn)程若分得3個頁框,采用FIFO和LRU替換算法,求缺頁中斷率?（1）頁面訪問序列為0，0，1，1，0，3，1，2，2，4，4，3。（2）FIFO為5次，缺頁中斷率為5/12=41.6%。LRU為6次，缺頁中斷率為6/12=50%。LRU反比FIFO缺頁中斷率高。第五章1 思考題2. 試述設(shè)備管理的基本功能。（1）輪詢方式：（2）中斷驅(qū)動I/O方式（3）DMA方式：（4）通道方式12. 為什么要引入緩沖技術(shù)？其基本思想是什么？為了解決cpu與設(shè)備之間速度不匹配的矛盾；協(xié)調(diào)邏輯記錄大小與物理記錄大小不一致的問題；提高cpu和設(shè)備的并行性；減少I/O操作對cpu的中斷次數(shù)，放寬對cpu中斷響應(yīng)時間的要求。基本思想：當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行寫操作輸出數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸出緩沖區(qū)，然后將輸入送入緩沖區(qū)，若是順序?qū)懻埱?，則不斷的將數(shù)據(jù)填入緩沖區(qū)，直至裝滿為止，此后進(jìn)程可以繼續(xù)計算，同時系統(tǒng)將緩沖區(qū)的內(nèi)容寫到設(shè)備上；當(dāng)進(jìn)程執(zhí)行讀操作輸入數(shù)據(jù)時，先向系統(tǒng)申請一個輸入緩沖區(qū)，系統(tǒng)將設(shè)備上的一條物理記錄讀至緩沖區(qū)，根據(jù)要求把當(dāng)前所需要的邏輯記錄從緩沖區(qū)中選出并傳送給進(jìn)程。21. 什么是虛擬設(shè)備？實現(xiàn)虛擬設(shè)備的主要條件是什么？虛擬設(shè)備：為了提高獨占設(shè)備的利用率，采用SPOOLING技術(shù)，用可共享的設(shè)備模擬獨占設(shè)備，使獨占設(shè)備成為共享設(shè)備，使每個作業(yè)感到自己分到了速度極高的獨占設(shè)備。這種模擬的獨占設(shè)備稱為虛擬設(shè)備。26. SPOOLing是如何把獨占型設(shè)備改造成共享設(shè)備的？答：在聯(lián)機的條件下，進(jìn)行兩個方向的操作，在數(shù)據(jù)輸入時，將數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備傳送到磁盤或磁帶（塊設(shè)備），然后把這些塊設(shè)備與主機相連；反過來，在數(shù)據(jù)輸出時，將輸出數(shù)據(jù)傳送到磁盤或磁帶上，再從磁盤或磁帶傳送到輸出設(shè)備。這樣，可以將一臺獨占的物理設(shè)備虛擬為并行使用的多臺邏輯設(shè)備，從而使該物理設(shè)備被多個進(jìn)程共享。28. 為什么要引入設(shè)備獨立性？如何實現(xiàn)設(shè)備獨立性？答：設(shè)備獨立性：用戶不指定物理設(shè)備，而是指定邏輯設(shè)備，使得用戶作業(yè)和物理設(shè)備之間分離開來，再通過其他途徑建立邏輯設(shè)備和物理設(shè)備之間的映射，設(shè)備的這種特性就是“設(shè)備無關(guān)性”。 好處：應(yīng)用程序與具體物理設(shè)備無關(guān)，系統(tǒng)增減或變更設(shè)備時對源程序不必加以修改；易于應(yīng)對I/O設(shè)備故障，提高系統(tǒng)可靠性；增加設(shè)備分配的靈活性，更有效地利用邏輯設(shè)備資源，實現(xiàn)多道程序設(shè)計。2 應(yīng)用題1.旋轉(zhuǎn)型設(shè)備上信息的優(yōu)化分布能減少為若干個I/O服務(wù)的總時間。設(shè)磁鼓上分為20個區(qū)，每區(qū)存放一個記錄，磁鼓旋轉(zhuǎn)一周需20毫秒，讀出每個記錄平均需用1毫秒，讀出后經(jīng)2毫秒處理，再繼續(xù)處理下一個記錄。在不知當(dāng)前磁鼓位置的情況下：（1）順序存放記錄1、，記錄20時，試計算讀出并處理20個記錄的總時間；（2）給出優(yōu)先分布20個記錄的一種方案，使得所花的總處理時間減少，且計算出這個方案所花的總時間。定位第1個記錄需10ms。讀出第1個記錄，處理花2ms，這時已到了第4個記錄，再轉(zhuǎn)過18個記錄(花18ms)才能找到記錄2，所以，讀出并處理20個記錄的總時間： 10+3+(1+2+18)19=13+2119=412ms如果給出優(yōu)先分布20個記錄的方案為：1，8，15，2，9，16，3，10，17，4，11，18，5，12，19，6，13，20，7，14。當(dāng)讀出第1個記錄，花2ms處理后，恰好就可以處理記錄2，省去了尋找下一個記錄的時間，讀出并處理20個記錄的總時間： 10+3+319=13+247=260ms2.現(xiàn)有如下請求隊列：8，18，27，129，110，186，78，147，41，10，64，12；試用查找時間最短優(yōu)先算法計算處理所有請求移動的總柱面數(shù)。假設(shè)磁頭當(dāng)前位置下在磁道100。處理次序為：100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8。移動的總柱面數(shù)：264。5. 對此盤存在如下5個請求：請求次序柱面號磁頭號扇區(qū)號172827253712430535366假如當(dāng)前磁頭位于1號柱面，試分析對這5個請求如何調(diào)度可使得磁盤的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)最少？使磁盤的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為最少的調(diào)度次序為：5、3、2、1、和4。7.假定磁盤有200個柱面，編號0199，當(dāng)前存取臂的位置在143號柱面上，并剛剛完成了125號柱面的服務(wù)請求，如果請求隊列的先后順序是：86，147，91，177，94，150，102，175，130；試問：為完成上述請求，下列算法存取臂移動的總量是多少？并算出存取臂移動的順序。(1)先來先服務(wù)算法FCFS；(2)最短查找時間優(yōu)先算法SSTF；(3)掃描算法SCAN。(4)電梯調(diào)度。(1)先來先服務(wù)算法FCFS為565，依次為143-86-147-91-177-94-150-102-175-130。(2)最短查找時間優(yōu)先算法SSTF為162依次為143-147-150-130-102-94-91-86-175-177。(3)掃描算法SCAN為169，依次為143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86。(4)電梯調(diào)度為125(先向地址大的方向)，依次為143-147-150-175-177-102-94-91-86。為148(先向地址小的方向) 依次為143-130-102-94-91-86-147-150-175-177。16. 磁盤請求的柱面按10，22，20，2，40，6，38的次序到達(dá)磁盤的驅(qū)動器，尋道時每個柱面移動需要6ms。計算按以下算法調(diào)度時的尋道時間： A) 先來先服務(wù) B) 最短尋道時間優(yōu)先 C) 掃描算法（正向柱面大的方向移動）A) 先來先服務(wù)算法的調(diào)度順序為：10，22，20，2，40，6，38。柱面移動總量為146，尋道時間為146 6ms =