操作系統(tǒng)第三章作對業(yè)講解

1、第三章 作業(yè)講解1、有5個作業(yè)進(jìn)入就緒隊(duì)列等待運(yùn)行，預(yù)計(jì)它們的運(yùn)行時間分別為9、6、3、5與x，它們以什么樣的調(diào)度順序運(yùn)行時會取得最小的響應(yīng)時間？（答案與x值有關(guān)）答：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法是使響應(yīng)時間最小的調(diào)度算法：0 x 3時，調(diào)度順序?yàn)椋?x、3、5、6、93 x 5時，調(diào)度順序?yàn)椋?3、x、5、6、95 x 6時，調(diào)度順序?yàn)椋?3、5、x、6、96 9時，調(diào)度順序?yàn)椋?3、5、6、9、x2、假設(shè)一個系統(tǒng)中有4個進(jìn)程，它們的到達(dá)時間和服務(wù)時間如表所示，忽略i/o以及其他開銷時間，若分別按先來先服務(wù)（fcfs）、非搶占及搶占的短進(jìn)程優(yōu)先（spf）、高響應(yīng)比優(yōu)先（hrrn）、時間片輪轉(zhuǎn)（rr，時

2、間片=1）、多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法（fb，第i級隊(duì)列的時間片=2i-1）進(jìn)行cpu調(diào)度，請給出各進(jìn)程的完成時間、周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間、平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。進(jìn)程到達(dá)時間服務(wù)時間a05b12c39d67算法時間進(jìn)程平均時間abcdfcfs完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間55176316131.4423172.4310.251.97spf（非搶占）完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間55176323202.221481.149.751.835spf（搶占）完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間771.432123202.221481.149.251.435hrrn完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間551763161

3、31.4423172.4310.251.97rr（q=1）完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間12122.4431.523202.2222162.2912.752.1fb（q=2i-1）完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間13132.6652.523202.2221152.1413.252.3653、若有4個周期性任務(wù)，任務(wù)a要求每30ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為15ms；任務(wù)b要求每50ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為5ms；任務(wù)c要求每50ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為15ms；任務(wù)d要求每100ms執(zhí)行一次，執(zhí)行時間為10ms，應(yīng)如何按最低松弛度優(yōu)先算法對它們進(jìn)行cpu調(diào)試？ （要求畫出0-150ms時段的調(diào)度時序圖，并

4、列出每次切換時每個任務(wù)的松弛度）答：對于上面的4個周期性任務(wù)，利用最低松弛度優(yōu)先算法進(jìn)行調(diào)度的情況如圖所示：1301401501201100908070604030201010050b2,c2a6,b4c4a5a4a3a2a1,b1c1,d1b3,c3d2到達(dá)時間必須完成時間a5,b3c3a4a3a2a1b2,c2d1b1,c180651401451251109095503530150松弛度d2=55a5=10b3=20d2=65a4=10d1=10b2=15b2=45c2=35d1=40a2=15b1=15d1=60a1=15b1=45c1=35d1=90b3=5d2=60b3=35c3=2

5、5d2=80a4=15b2=5a3=10b2=30d1=25a2=10d1=50b1=30c1=20d1=75d1b3a3c2d2a5c3a4b2a2b1c1a1任務(wù)執(zhí)行806515514011014512595503530150904、3個進(jìn)程共享4個同類型的資源，每個進(jìn)程最大需要2個資源，請問該系統(tǒng)是否會因?yàn)楦偁幵撡Y源而死鎖？答：該系統(tǒng)不會因?yàn)楦偁幵擃愘Y源而死鎖。因?yàn)?，必有一個進(jìn)程可獲得2個資源故能順利完成，并釋放出其所占用的2個資源給其他進(jìn)程使用，使它們也順利完成。5、不安全狀態(tài)是否必然導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)？舉例說明。答：不安全狀態(tài)不一定導(dǎo)致進(jìn)入死鎖狀態(tài)。因?yàn)?，安全性檢查中使用的向量ma

6、x是進(jìn)程執(zhí)行前提供的，而在實(shí)際運(yùn)行過程中，一進(jìn)程需要的最大資源量可能小于max，如一進(jìn)程對應(yīng)的程序中有一段進(jìn)行錯誤處理的代碼，其中需要n個a種資源，若該進(jìn)程在運(yùn)行過程中沒有碰到相應(yīng)的錯誤，而不需要調(diào)用該段錯誤處理代碼，則它實(shí)際上將完全不會請求這n個a種資源。6、在銀行家算法中，若出現(xiàn)下面的資源分配情況：processallocationneedavailablep00 0 3 20 0 1 21 5 2 2p11 0 0 01 6 5 0p21 3 5 42 3 5 6p30 1 3 20 5 5 2p40 0 1 40 6 5 8試問：1）該狀態(tài)是否安全（要求列出安全性算法檢查表）？ 2）若

7、進(jìn)程p2提出請求request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它（要求根據(jù)分配算法列出檢查過程）？ 3）如果系統(tǒng)立即滿足p2的上述請求，請問，系統(tǒng)是否立即進(jìn)入死鎖狀態(tài)，請說明原因？答：1）利用安全性算法對上面的狀態(tài)進(jìn)行分析，找到了一個安全序列p0、p3、p1、p2、p4，故系統(tǒng)是安全的。資源情況進(jìn)程worka b c dneeda b c dallocationa b c dwork+allocationa b c dfinishp0p3p1p2p41 5 2 21 5 5 41 6 8 62 6 8 63 9 13 100 0 1 20 5 5 21 6 5 02 3 5 60 6

8、 5 80 0 3 20 1 3 21 0 0 01 3 5 4 0 0 1 41 5 5 41 6 8 62 6 8 63 9 13 103 9 14 14truetruetruetruetrue2）p2發(fā)出請求向量request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢查：request2(1,2,2,2)=need2(2,3,5,6)request2(1,2,2,2)=available(1,5,2,2)系統(tǒng)先假定可為p2分配資源，并修改available，allocation2和need2向量： available=（0，3，0，0） allocation2=(2,5,7,6) ne

9、ed2=（1，1，3，4）進(jìn)行安全性檢查：此時對所有的進(jìn)程，條件needi=available(0,3,0,0)都不成立，即available不能滿足任何進(jìn)程的請求，故系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)。此時當(dāng)進(jìn)程p2提出請求request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)不能將資源分配給它。3）系統(tǒng)立即滿足進(jìn)程p2的請求（1，2，2，2）后，并沒有馬上進(jìn)入死鎖狀態(tài)。因?yàn)?，此時上述進(jìn)程并沒有申請新的資源，并因得不到資源而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。只有當(dāng)上述進(jìn)程提出新的請求，并導(dǎo)致所有沒有執(zhí)行完的多個進(jìn)程因得不到資源而阻塞時，系統(tǒng)才進(jìn)入死鎖狀態(tài)。7、進(jìn)程資源的使用情況和可用情況如表所示，請畫出資源分配圖，并對資源圖進(jìn)行簡化，這種情

10、況下系統(tǒng)會發(fā)生死鎖嗎？進(jìn)程當(dāng)前分配數(shù)待分配的請求可用資源r1r2r3r1r2r3r1r2r3p1p2p3p4231001310001100010010010000存在兩種化簡序列1）p2-p1-p4-p3；2）p2-p4-p1-p38、要使下表中描述的狀態(tài)安全，可用資源的最小數(shù)目應(yīng)為多少？（注意，問題問的是可用資源的數(shù)目，而不是存在的資源數(shù)）。進(jìn)程當(dāng)前分配數(shù)最大分配數(shù)r1r1p1p2p3p411323297答：如果r1有一個資源可用，能保證p2運(yùn)行完。然后p2釋放它現(xiàn)在使用的資源，使得r1類型的資源2個可用，這將允許p1執(zhí)行完。p1釋放它使用的資源后，r1類型的資源數(shù)增加為3個可用。只有3個r

11、1類型的資源，如果p3、p4請求分配最大數(shù)目的資源，p3與p4就仍然處于死鎖狀態(tài)。如果一開始就有3個r1類型資源，而不是1個，p4就可以獲得5個r1的可用資源并運(yùn)行完。再加上p4原來占用的2個r1資源，就可以讓p3運(yùn)行。所以使該狀態(tài)安全的所需可用資源的最小個數(shù)為3。9、在時間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時間片的大?。看穑簳r間片長度可按如下方法確定：1）系統(tǒng)對相應(yīng)時間的要求；2）就緒進(jìn)程的數(shù)目：數(shù)目越多，時間片越?。ó?dāng)響應(yīng)時間一定時）；3）系統(tǒng)的處理能力：應(yīng)當(dāng)使用戶輸入通常在一個時間片內(nèi)能處理完，否則使響應(yīng)時間，平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間延長；10、在解決死鎖問題的幾個方法中，哪種方法最易于實(shí)現(xiàn)？

12、哪種方法能使資源利用率最高？答：解決死鎖問題可歸納為三種方法：預(yù)防死鎖、避免死鎖、檢測死鎖和解除死鎖。其中預(yù)防死鎖最容易實(shí)現(xiàn)的；避免死鎖使資源的利用率最高。課本上習(xí)題8、在批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實(shí)時系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)程（作業(yè)）調(diào)度算法？答：批處理系統(tǒng)可采用的進(jìn)程調(diào)度算法有：高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法、多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法、fcfs、sjf 分時系統(tǒng)可采用的進(jìn)程調(diào)度算法有：基于時間片的輪轉(zhuǎn)算法、搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法、多級反饋隊(duì)列調(diào)度算法實(shí)時系統(tǒng)可采用的進(jìn)程調(diào)度算法有：非搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法、搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法、最早截止時間優(yōu)先算法、最低松弛度優(yōu)先算法（后兩種都屬于高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先的實(shí)時調(diào)度算法）5、

13、在銀行家算法中，若出現(xiàn)下面的資源分配情況：processallocationneedavailablep00 0 3 20 0 1 21 6 2 2p11 0 0 01 6 5 0p21 3 5 42 3 5 6p30 0 3 20 6 5 2p40 0 1 40 6 5 6試問：1）該狀態(tài)是否安全？ 2）若進(jìn)程p2提出請求request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它？ 3）如果系統(tǒng)立即滿足p2的上述請求，請問，系統(tǒng)是否立即進(jìn)入死鎖狀態(tài)？答：1）利用安全性算法對上面的狀態(tài)進(jìn)行分析，找到了一個安全序列p0、p3、p4、p1、p2，故系統(tǒng)是安全的。資源情況進(jìn)程worka b c dn

14、eeda b c dallocationa b c dwork+allocationa b c dfinishp0p3p4p1p21 6 2 21 6 5 41 6 8 61 6 9 102 6 9 100 0 1 20 6 5 20 6 5 61 6 5 02 3 5 60 0 3 20 0 3 20 0 1 41 0 0 0 1 3 5 41 6 5 41 6 8 61 6 9 102 6 9 103 9 14 14truetruetruetruetrue2）p2發(fā)出請求向量request(1,2,2,2)后，系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢查：request2(1,2,2,2)=need2(2,3,5,6)request2(1,2,2,2)=available(1,6,2,2)系統(tǒng)先假定可為p2分配資源，并修改available，allocation2和need2向量： available=（0，4，0，0） allocation2=(2,5,7,6) need2=（1，1，3，4）進(jìn)行安全性檢查：此時對所有的進(jìn)