操作系統(tǒng)第四版課后習(xí)題答案

1、第一章作者：佚名來源：網(wǎng)絡(luò)1、有一臺計算機(jī)，具有IMB內(nèi)存，操作系統(tǒng)占用200KB,每個用戶進(jìn)程各占200KB。如果用戶進(jìn)程等待I/O得時間為80%,若增加1MB內(nèi)存，則CPU得利用率提高多少？答：設(shè)每個進(jìn)程等待I/O得百分比為P，則n個進(jìn)程同時等待刀O得概率就是Pn，當(dāng)n個進(jìn)程同時等待I/O期間CPU就是空閑得，故CPU得利用率為1-Pn。由題意可知，除去操作系統(tǒng)，內(nèi)存還能容納4個用戶進(jìn)程，由于每個用戶進(jìn)程等待I/O得時間為80%,故：CPlffl用率=1-(80%)4=0、59若再增加1MB內(nèi)存，系統(tǒng)中可同時運行9個用戶進(jìn)程，止匕時：cPu利用率=1-(1-80%)9=0、87故增加IMB

2、內(nèi)存使CPU得利用率提高了47%:87%/59%=147%147%-100%=47%2一個計算機(jī)系統(tǒng)，有一臺輸入機(jī)與一臺打印機(jī)，現(xiàn)有兩道程序投入運行，且程序A先開始做，程序B后開始運行。程序A得運行軌跡為：計算50ms、打印100ms、再計算50ms、打印100ms,結(jié)束。程序B得運行軌跡為：計算50ms、輸入80ms、冉計算100ms,結(jié)束。試說明(1)兩道程序運行時，CPUW無空閑等待？若有，在哪段時間內(nèi)等待？為什么會等待？(2)程序A、B有無等待CPU得情況？若有，指出發(fā)生等待得時刻。處理管 輸入機(jī) 打印機(jī) 程序A程序B 時間(ms)答：畫出兩道程序并發(fā)執(zhí)行圖如下：x計itr*j討,1I

3、Ij*I:L.嶺-I!j.打前Ij打印|H"曰j計It1印|計宣|的人勵。5010015。1SQ2W2503D&(1)兩道程序運行期間，CPU#在空閑等彳f,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180rns至200ms問(見圖中有色部分)3設(shè)有三道程序，按A、B、C優(yōu)先次序運行，其內(nèi)部計算與UO操作時間由圖給出。ABCCn=3QmsC2rfr（hns&工20msIIIIl2-40msI30msk產(chǎn)40msII'ICu=lOmsCul'OmsGj=20ms試畫出按多道運行得時間關(guān)系圖（

4、忽略調(diào)度執(zhí)行時間）。完成三道程序共花多少時間？比單道運行節(jié)省了多少時間？若處理器調(diào)度程序每次進(jìn)行程序轉(zhuǎn)換化時lms,試畫出各程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換得時間關(guān)系圖。答：1 ）忽略調(diào)度執(zhí)行時間，多道運行方式（搶占式）：時閭0378I。113也_?19單位1。儂-I|n|nnITO.【文；122132CPU,ClJc211cl§61IHi-C33搶占式共用去190ms,單道完成需要260ms,節(jié)省70ms忽略調(diào)度執(zhí)行時間，多道運行方式（非搶占式）：非搶占式共用去180ms,單道完成需要260ms,節(jié)省80ms。2 ）調(diào)度執(zhí)行時間1ms,多道運行方式（搶占式）：時間030313271727J*38410

5、5107127B6138148178199單位1.1調(diào)度執(zhí)行時間ITns,多道運行方式（非搶占式）：時間03031327172W949510510612412512712913916gl69的單位1:4在單CPU與兩臺I/O(I1,12)設(shè)備得多道程序設(shè)計環(huán)境下，同時投入三個作業(yè)運行。它們得執(zhí)行軌跡如下：Jobl:I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms)、I2(20ms)Job2:I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)JOb3:CPU(30ms)、I1(20ms)、CPU(10ms)、I1(10ms)如果CPU、I1與I2都能并行工作，優(yōu)先級從

6、高到低為Jobl、Job2與Job3,優(yōu)先級高得作業(yè)可以搶占優(yōu)先級低得作業(yè)得CPU,但不搶占I1與I2。試求：(l)每個作業(yè)從投入到完成分別所需得時間。(2)從投入到完成CPU得利用率。(3)12設(shè)備利用率。答：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)：，CFUlJobS1J321.】砧1iJob!IJ1JobLIiJob3|門L_lJabIlJob3I|Job311IJob】II岫2_IJ&H|Ml|12|CPUL_U|CPUl-i口_I題|LCPUI'ICPI一悶|CFU二一二1匚FUI11】|CPUII1.J時間I1|tIIFII_11I010203040

7、5060708090100HO(1)Job1從投入到運行完成需110ms,Job2從投入到運行完成需90ms,Job3從投入到運行完成需110msCPU空閑時間段為：60ms至70ms,80ms至90ms,100ms至110ms。所以CPU利用率為(110-30)/10=72、7%。設(shè)備I1空閑時間段為：20ms至40ms,90ms至100ms，故I1得利用率為(110-30)/l10=72、7%。設(shè)備I2空閑時間段為：30ms至50ms故I2得利用率為(110-20)/110=81、8%。5在單CPU與兩臺I/O(I1,12)設(shè)備得多道程序設(shè)計環(huán)境下，同時投入三個作業(yè)運行。它們得執(zhí)行軌跡如下

8、：Jobl:I2(30ms)、CPU(10rns)、I1(30ms)、CPU(10ms)Job2:I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)Job3:CPU(30ms)、I1(20ms)如果CPU、I1與I2都能并行工作，優(yōu)先級從高到低為Job1、Job2與Job3,優(yōu)先級高得作業(yè)可以搶占優(yōu)先級低得作業(yè)得CPU。試求：（1）每個作業(yè)從投入到完成分別所需得時間.（2）每個作業(yè)投入到完成CPU得利用率。（3）I/O設(shè)備利用率。答：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）：CPUtJe工obiIJob2EJ叫I!JoblIJcb2Jub3i(2 gbl IJob?I心1

9、_12 CPU IJob JI | CPU 戶WM CPUnicpu.I6070 SO 90CPUFTJa】_（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90mso（2）CPU空閑時間段為：60ms至70ms,80ms至90ms。所以CPU?用率為（90-20）/90=77、78%。（3）設(shè)備I1空閑時間段為：20ms至40ms,故I1得利用率為（90-20）/90=77、78%。設(shè)備I2空閑時間段為：30ms至50ms，故I2得利用率為（90-20）/90=77、78%。6若內(nèi)存中有3道程序A、B、C,它們按A、B、C優(yōu)先次序運行。

10、各程序得計算軌跡為：A:計算（20）、I/O（30）、計算（10）B:計算（40）、I/O（20）、計算（10）c:計算（10）、I/O（30）、計算（20）如果三道程序都使用相同設(shè)備進(jìn)行I/O（即程序用串行方式使用設(shè)備，調(diào)度開銷忽略不計）。試分別畫出單道與多道運行得時間關(guān)系圖。兩種情況下，CPU得平均利用率各為多少？答：分別畫出單道與多道運行得時間圖（1）單道運行時間關(guān)系圖單道總運行時間為190ms。 CPU利用率為（ 190-80 ） /190 = 57、9 %單道運行時間關(guān)系圖多道總運行時間為140ms。 CPU利用率為（ 140-30 ） / 140 = 787若內(nèi)存中有3道程序A、B

11、、C,優(yōu)先級從高到低為A、B與C,它們單獨運行時得CPU與I/O占用時間為:程序A；網(wǎng)20FO2 CPU程序B ；30401/01 CPU程序Ct4060CPU 170130104020roicpu"oicpu703030(ms)1/02CPU1/023070(ms)CPU1/0220 (ms)I/O如果三道程序同時并發(fā)執(zhí)行，調(diào)度開銷忽略不計，但優(yōu)先級高得程序可中斷優(yōu)先級低得程序，優(yōu)先級與I/O設(shè)備無關(guān)。試畫出多道運行得時間關(guān)系圖，并問最早與最遲結(jié)束得程序就是哪個？每道程序執(zhí)行到結(jié)束分別用了多少時間？計算三個程序全部運算結(jié)束時得CPU利用率?答：畫出三個作業(yè)并發(fā)執(zhí)行得時間圖：CPUL

12、_CR1-1%JtI1Ba產(chǎn)IcmiI_BJlAc_|AIIAI陋IAJIB1B|ICIItaAI_Pfiu_:|I。】|cpu|】0L|8|01|cpufl儂|cpu|102|Ccpu,_F呼L101,一cpu._L._cpu102II布可丁向鼻卜4rII時間Ii-II.1.,Ir.1LI.1I(ms)03060Po120150ISO2102402703g33Q（l）最早結(jié)束得程序為B,最后結(jié)束得程序為C。（2）程序A為250ms。程序B為220ms。程序C為310ms。（3）CPU利用率為（310-120）/310=61、3%有兩個程序，A程序按順序使用：（CPU）10秒、（設(shè)備甲）5秒、

13、（CPU5秒、（設(shè)備乙）10秒、（CPU10秒。B程序按順序使用：（設(shè)備甲）10秒、（CPU10秒、（設(shè)備乙）5秒、（CPU）5秒、（設(shè)備乙）10秒。在順序環(huán)境下先執(zhí)行A,再執(zhí)行B,求出總得CPU利用率為多少？答：程序A執(zhí)行了40秒，其中CPU用了25秒。程序B執(zhí)行了40秒，其中CPU用了15秒。兩個程序共用了80秒，CPU化40秒。故CPU利用率為40/80=50%。9、在某計算機(jī)系統(tǒng)中，時鐘中斷處理程序每次執(zhí)行得時間為2ms（包括進(jìn)程切換開銷）。若時鐘中斷頻率為60HZ,試問CPUS于時鐘中斷處理得時間比率為多少？答：因時鐘中斷頻率為60HZ,所以，時鐘周期為：l/60s=50/3ms。在

14、每個時鐘周期中，CPU花2ms執(zhí)行中斷任務(wù)。所以，CPU用于時鐘中斷處理得時間比率為：2（50/3）=6/50=12%。計算機(jī)專業(yè)的點擊】達(dá)JI進(jìn)！FWWW,計算機(jī)學(xué)習(xí)、計算機(jī)考研、計算M就Hb入門學(xué)程序計算機(jī)考計算機(jī)電子硬件知網(wǎng)絡(luò)知專業(yè)課程答案視頻教程下丑園此書下載返返工或載第二章作者：佚名來源：網(wǎng)絡(luò)1、下列指令中哪些只能在核心態(tài)運行？(l)讀時鐘日期；(2)訪管指令；(3)設(shè)時鐘日期；(4)加載PSW;(5)置特殊寄存器：(6)改變存儲器映象圖；(7)啟動I/O指令。答：(3),(4),(5),(6),(7)、2 假設(shè)有一種低級調(diào)度算法就是讓“最近使用處理器較少得進(jìn)程”運行，試解釋這種算法

15、對“I/O繁重”型作業(yè)有利，但并不就是永遠(yuǎn)不受理“處理器繁重”型作業(yè)。答：因為I/O繁忙型作業(yè)忙于I/O，所以它CPU用得少，按調(diào)度策略能優(yōu)先執(zhí)行。同樣原因一個進(jìn)程等待CPU足夠久時，由于它就是“最近使用處理器較少得進(jìn)程”，就能被優(yōu)先調(diào)度，故不會饑餓。3 并發(fā)進(jìn)程之間有什么樣得相互制約關(guān)系？下列日常生活中得活動就是屬哪種制約關(guān)系：(1)踢足球，(2)吃自助餐，(3)圖書館借書，(4)電視機(jī)生產(chǎn)流水線工序。答：并發(fā)進(jìn)程之間得基本相互制約關(guān)系有互斥與同步兩種。其中(1)、(3)為互斥問題(2)、(4)為同步問題。4 在按動態(tài)優(yōu)先數(shù)調(diào)度進(jìn)程得系統(tǒng)中，每個進(jìn)程得優(yōu)先數(shù)需定時重新計算。在處理器不斷地在進(jìn)

16、程之間交替得情況下，重新計算進(jìn)程優(yōu)先數(shù)得時間從何而來？答：許多操作系統(tǒng)重新計算進(jìn)程得優(yōu)先數(shù)在時鐘中斷處理例程中進(jìn)行，由于中斷就是隨機(jī)碰到哪個進(jìn)程，就插入哪個進(jìn)程中運行處理程序，并把處理時間記在這個進(jìn)程得賬上。5 若后備作業(yè)隊列中等待運行得同時有三個作業(yè)J1、J2、J3，已知它們各自得運行時間為a、b、c,且滿足a<b<c,試證明采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度能獲得最小平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。答：采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度時，三個作業(yè)得總周轉(zhuǎn)時間為：Tl=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)得總周轉(zhuǎn)時間為：T2=

17、b(ba)(ba+c)=3b+2a+c令-式得到：T2-Tl=b-a>0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。6、若有一組作業(yè)J1，Jn,其執(zhí)行時間依次為S1，Sn。如果這些作業(yè)同時到試找出一種作業(yè)調(diào)度算法到達(dá)系統(tǒng)，并在一臺單CPU處理器上按單道方式執(zhí)行。使得平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間最短。答：首先，對n個作業(yè)按執(zhí)行時間從小到大重新進(jìn)行排序，則對n個作業(yè)：J1',Jn,創(chuàng)門得運行時間滿足：SKS2<<S(n-l)<Sn'。那么有：T=S|+(+$口+&計*，*&寸£之+S$+*nXS)Kn*l)XSj+(a-3)XSj

18、J+*TStt/nTf；+s；+S1十十S.HOXsj+lKsjsxS；+1)S/n由于任何調(diào)度方式下，S1'+S2'+S3'+Sn'為一個確定得數(shù),而當(dāng)S1'<S2'<<S(n-1)'&Sn'時才有：0*S1+1*S2+2*S3+(n-1)Sn得值最大，也就就是說，此時T值最小。所以，按短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法調(diào)度時，使得平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間最短。7、假定執(zhí)行表中所列作業(yè)，作業(yè)號即為到達(dá)順序，依次在時刻0按次序1、2、3、4、5進(jìn)入單處理器系統(tǒng)。(1)分別用先來先服務(wù)調(diào)度算法、時間片輪轉(zhuǎn)算法、短作業(yè)優(yōu)先算法及非強(qiáng)

19、占優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法算出各作業(yè)得執(zhí)行先后次序(注意優(yōu)先權(quán)高得數(shù)值小)；(2)計算每種情況下作業(yè)得平均周轉(zhuǎn)時間與平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。作業(yè)號執(zhí)行時間優(yōu)先積1103211323414552(1)采用FCFS算法調(diào)度作業(yè)，運作情況:執(zhí)行次序執(zhí)行時間等待時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間1100|01010121W1011111132111113136s41313141414S5141419193者T=(W3+14+19)/5=134Hll46.S+14+S.S)/5=7.26作業(yè)平均冏轉(zhuǎn)時間祚業(yè)平均帶權(quán)冊轉(zhuǎn)時間(2)采用雙算法調(diào)度作業(yè)，若令時間片長=l,各作業(yè)執(zhí)行情況為：1、2、3、4、5、l、3、5

20、、1、5、1、5、1、5、1、l、1、1、1作業(yè)執(zhí)行時間提交時間完成時同周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)冏轉(zhuǎn)時間1100191919210222320773.541044455014142.8作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間T=(1»+2+7+4+14)/5=92W*(lJ+2+3.5+4-H2.8y5-2.&4(3)采用SJF算法調(diào)度作業(yè)，運作情況:執(zhí)行次序執(zhí)行時間等待時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間210011411122232224425544991.S11099.191919作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T-(H汁葉9+19)/5=7作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間WKH2+AL&+1.9ya

21、L74(4)采用非剝奪優(yōu)先權(quán)算法調(diào)度作業(yè)，運作情況：8對某系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測后表明平均每個進(jìn)程在I/O阻塞之前得運行時間為T。-次進(jìn)程切換得系統(tǒng)開銷時間為So若采用時間片長度為Q得時間片輪轉(zhuǎn)法，對下列各種情況算出CPU利用率。I)Q=b2)Q>T3)S<Q<T4=Q=S5=Q接近于0管UQ=8CPU利用率2) Q>TCPU利用率(T+S)3) T>Q>SCPU利用率4)Q-SCPU利用率-50%5)Q-0CPU利用率一。9有5個待運行得作業(yè)，各自預(yù)計運行時間分別就是：9、6、3、5與x,采用哪種運行次序使得平均響應(yīng)時間最短？x取值不定，按照以下答：按照最短作業(yè)優(yōu)先

22、得算法可以使平均響應(yīng)時間最短情況討論：nx43次序為工3t.3,S,6,92) 3gW5次序為13.算，5.6.93) Xx岑6次序為.3,S,山&94) 6。工§次序為*3.5,6.黑*95)”工次序為,3,5,甌丸x10、有5個批處理作業(yè)A到E均己到達(dá)計算中心，具運行時間分別2、4、6、8與10分鐘：各自得優(yōu)先級分跳狠掀完為、飛、飛、氏積5、這里5為最高級。對于1）時間片輪轉(zhuǎn)算法、2）優(yōu)先數(shù)法、3）短作業(yè)優(yōu)先算法、4）先來先服務(wù)調(diào)度算法（按到達(dá)次序C、D、B、E、A）,在忽略進(jìn)程切換時間得前提下，計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。（對l）每個作業(yè)獲得相同得2分鐘長得時間片；對2）到

23、4）采用單道運行，直到結(jié)束。）答：（l）FCFS調(diào)度算法執(zhí)行次序執(zhí)行時間等待時間居轉(zhuǎn)時間帝權(quán)周轉(zhuǎn)時間C6101I61D86U1.75B414IS4*5E10182S2出A228如15作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T-(6+U+16+23+30)/5=!92|作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時閭W-(l+L75+4.5+2.8+15y5-5.01（2）優(yōu)先級調(diào)度算法執(zhí)修:序執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時閭E1。0101D810LS2.2SC618244)B424237A2283015作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間1=(1018+24+25+30)/5=22作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間WKI+2-25+4+7+15)/5-5.65（3）時間片輪

24、轉(zhuǎn)法作業(yè)執(zhí)行時間等待時M周轉(zhuǎn)時間帝權(quán)周轉(zhuǎn)時間ABCDE246810Q81418202220旋30133,333.253作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時閭作業(yè)平均帚權(quán)周轉(zhuǎn)時間T-(2+12+20+26430)/518WT133+3.25+沙5二工八按次序abcdebcdecdeDEE執(zhí)行（4）SJF調(diào)度算法11、有5個批處理作業(yè)A到E均已到達(dá)計算中心，具運行時間分別10、6、2、4與8分鐘；各自得優(yōu)先級分別被規(guī)定為3、5、2、1與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）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（每個作業(yè)獲得相同得2分鐘長得時間片）。

25、答：（1）FCFS調(diào)度算法執(zhí)行次序執(zhí)行時何等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間A】。010|11IB610】62.66C2169D4IS225.SE22303.75作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間Tpgl6+】8+22+30¥5=】9.2作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)忖向W=(1+2.6計9+5.5+3.75y5338(2)優(yōu)先級調(diào)度算法執(zhí)行次序執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶投周轉(zhuǎn)時間B6I061E86141.75A1014242.4C2242613D426307.5作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間1=(6+14+24+26+30)/5-20作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間Wy1+1.752.4-+13+7.5)755.13(3)時間片輪轉(zhuǎn)法按次序ab

26、cdeabdeabeAEA執(zhí)行作業(yè)執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間ABCD10624820164122030226162833、66343、5作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間T=(30+22+6+16+28)/5=20、4W=(3+3、66+3+4+3、5)/5=3、4312(1)假定一個處理器正在執(zhí)行兩道作業(yè)，一道以計算為主，另一道以輸入輸出為主，您將怎樣賦予它們占有處理器得優(yōu)先級？為什么？(2)假定一個處理器正在執(zhí)行三道作業(yè)，一道以計算為主，第二道以輸入輸出為主，第三道為計算與輸入輸出均勻。應(yīng)該如何賦予它們占有處理器得優(yōu)先級使得系統(tǒng)效率較高？答：處理器調(diào)度算法會考慮以下因素：作業(yè)響

27、應(yīng)時間要求；讓CPU盡量與外圍設(shè)備并行工作；限制一個計算進(jìn)程長時間霸占處理器。因而，（1）FO為主作業(yè)優(yōu)先級高。（2）輸入輸出為主作業(yè)優(yōu)先級最高，輸入輸出均勻得作業(yè)其次，而計算為主作業(yè)得優(yōu)先級最低。13請您設(shè)計一種先進(jìn)得計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，它使用硬件而不就是中斷來完成進(jìn)程切換，則CPU需要哪些信息？請描述用硬件完成進(jìn)程切換得工作過程。答：該計算機(jī)有一個專用硬件寄存器，它始終存放指向當(dāng)前運行進(jìn)程得PCB得指針。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生了一個事件，如FO結(jié)束事件，CPU便可把運行進(jìn)程得上下文保存到專用硬件寄存器指針指向得PCB中保護(hù)起來，然后，CPU轉(zhuǎn)向中斷向量表，找到設(shè)備中斷處理程序入口，讓專用硬件寄存器指針指

28、向（設(shè)備）中斷服務(wù)例程，于就是，便可啟動中斷服務(wù)例程工作。14設(shè)計一條機(jī)器指令與一種與信號量機(jī)制不同得算法，使得并發(fā)進(jìn)程對共享變量得使用不會出現(xiàn)與時間有關(guān)得錯誤。解：（l）設(shè)計機(jī)器指令。設(shè)計一條如下得”測試、比較與交換”三地址指令，提供了一種硬件互斥解決方案：TC&SR1R3B2D2該指令得功能如下：l）C為一個共享變量，由地址2、即變址（B2）+D2給出，（2）（Rl）與（C）比較，（3）如果（Rl）=（C）則（R3）一C,并置條件碼為"00",如果（R1）w（c）則（C）一Rl,并置條件碼為"01"、（2）編寫進(jìn)程訪問共享變量得程序。對每個訪

29、問共享變量C得進(jìn)程，編寫訪問共享變量得程序段為：陸界區(qū)程序說明C)-Rl；oop2:(R1)一R3;Add/decreaseR3;TC&S;R(condition=01)oop2;共享變量C得值保護(hù)到RI中。Rl得值傳送到R3中，進(jìn)程修改共享變量時，先對R3操作（不就是直接操作C）。R3加1/減1，進(jìn)程歸還/申請由共享變量C代表得共享資源（假定每次一個）。執(zhí)行”測試、比較與交換”指令。條件碼=01,轉(zhuǎn)向循環(huán)loop2;否則離開臨界區(qū)。（3）程序執(zhí)行說明。此解與互斥使用共享變量得思路絕然不同，并發(fā)運行得進(jìn)程可不互斥地訪問它們得共享變量。此方案認(rèn)為造成共享變量C值錯誤得原因在于：一個進(jìn)程（

30、Pl）在改變C值得過程中，另一個進(jìn)程伊2）插進(jìn)來也改變了C得值，而本進(jìn)程（Pl）卻不知道，造成了c值結(jié)果不正確。如果有辦法使本進(jìn)程口1）能知道C值就是否改變，改變得話在繼承改變了得C值得基礎(chǔ)上，再作自己得改變操作，則就不會導(dǎo)致共享變量C值得錯誤。為此，本解決方案中，當(dāng)一個進(jìn)程l）準(zhǔn)備改變C值時，先把C得值保護(hù)在Rl中，然后，通過R3來改變共享變量C得值。當(dāng)要把新得值（即R3內(nèi)得值）送C之前，先要判斷一下在本進(jìn)程（P1）工作期間就是否有別得進(jìn)程口2）插進(jìn)來也改變了C得值（并發(fā)進(jìn)程P1、P2得執(zhí)行完全會造成這種情況），方法就是：將扭1）中被保護(hù)得C得原來值，與C得當(dāng)前值比較，若相等，說明C值未被改

31、變過，則將本進(jìn)程（Pl）修改過得新值送C（即（R3）一C）；若不相等，說明C值在工作期間被改變過，則應(yīng)該繼承C得新值（即（C）一Rl）并且返回到100P2處重新對C值計數(shù)，以此保證C值得最終結(jié)果得正確性。這里提及”進(jìn)程工作期間”指得就是一個進(jìn)程從開始至結(jié)束對共享變量C值得操作得這段時間，也就就是執(zhí)行進(jìn)程，'I晦界區(qū)”這段程序得時間。此外，在進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)之前，應(yīng)等待直到C為非。（即有資源可用）為止。（4）舉例。假定系統(tǒng)中有靜態(tài)分配資源磁帶機(jī)共3臺，被N個進(jìn)程共享，由共享變量C來代表可用磁帶機(jī)臺數(shù)，其初值為3?，F(xiàn)有并發(fā)進(jìn)程P1與P2均申請使用磁帶機(jī)，執(zhí)行臨界區(qū)程序。進(jìn)程Pl執(zhí)行臨界區(qū)程序

32、（C）-R1;因（C）=3,故（R1）=3。100P2:（R1）R3因（R1）=3，故（R3）當(dāng)前也=3。decreaseR3：申請使用磁帶機(jī)，做減1操作，故（R3）=2、TC&S執(zhí)行”測試、比較與交換，,TC&S指令。如果R1=（C）則（R3）-C,即（C）=2,并置條件碼為“00",跳出臨界區(qū)程序，去使用磁帶機(jī)。如果（Rl）w（C）,例如，（C）=2,說明進(jìn)程P2搶先申請了磁帶機(jī)，所以，C與保護(hù)在R1中得值不一樣了（C得值必小于Rl得值），應(yīng)以C得當(dāng)前值為準(zhǔn)，執(zhí)行（C）Rl（R1此時變?yōu)?），并置條件碼為”01"，轉(zhuǎn)向f00PZ。于就是伍1）=2,跟著（

33、R3卜2。接著卿）減1后應(yīng)=l了。再執(zhí)行TC&S時，由于伍1卜（C）=2，會使C變?yōu)?。r（conditio二01）loop2;巧單道批處理系統(tǒng)中，下列三個作業(yè)采用先來先服務(wù)調(diào)度算法與最高響應(yīng)比優(yōu)先算法進(jìn)行調(diào)度，哪一種算法性能較好？請完成下表：乍業(yè)提交時間運行時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時問帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間12310:0010:1010:252:001:000:25平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間=平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W=FIFO作業(yè)提交時間運行時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間._帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間110：002：0G10:0012:002120/120210；101；0012:0013:002:50170/60310

34、1250:2S13:0013153|180/25平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間=2.61平均作盛帝權(quán)冏轉(zhuǎn)時間W4.68HRRF作業(yè)提交時向r-運行時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間蒂權(quán)周轉(zhuǎn)時間110:002：0010:0012:002120/120210:10：0012;2513:253:15195附310:250：2512:252120/25平均作業(yè)冏轉(zhuǎn)時間=2.41平均作業(yè)楷權(quán)周轉(zhuǎn)時間W=3.02可見HRRF比FIFO要好16若有如表所示四個作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，分別計算在FCFS、S開與HRR衛(wèi)算法下得平均周轉(zhuǎn)時間與帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間。（時間以十進(jìn)制表示）作業(yè)提交時何（時）估計運行時間（小時）1&002.00

35、23,500.5039.000.10A丸500.20作業(yè)FESJFFHtlLF開始完成周梏時間啊間時間開始完成同齡時間時間時網(wǎng)開始完成周轉(zhuǎn)時間時間吟間11348.0010.G0Z.00l(HW10.501,00105010.60L601(1.6010*0L3G5.0030g2.0010.)0L0做2.WTOGOIQJOIJ010J01030必時S.D010.00ZO01G40】G311C10.0010.10IJ0I0.ti010.80130邛均周轉(zhuǎn)時網(wǎng)，T-1725TT5ST-L635靠收邱均圈轄時間，W-6.&75-W-5.H517Kleinrock提出一種動態(tài)優(yōu)先權(quán)算法：進(jìn)程在就緒

36、隊列等待時，其優(yōu)先權(quán)以速率a變化；當(dāng)進(jìn)程在處理器上運行，時其優(yōu)先權(quán)以速率p變化。給參數(shù)a,b賦以不同值可得到不同算法。（l）若a>b>c就是什么算法？（2）若a<b<c就是什么算法答：（1）就是先進(jìn)先出算法。因為在就緒隊列中得進(jìn)程比在CPU上運行得進(jìn)程得優(yōu)先數(shù)提高得快，故進(jìn)程切換時，先進(jìn)入就緒隊列得進(jìn)程優(yōu)先權(quán)就越高。（2）就是后進(jìn)先出算法。因為在就緒隊列中得進(jìn)程比在CPU上運行得進(jìn)程得優(yōu)先權(quán)下降得快，故后進(jìn)入就緒隊列得進(jìn)程此先進(jìn)入得進(jìn)程得優(yōu)先權(quán)高。18有一個四道作業(yè)得操作系統(tǒng)，若在一段時間內(nèi)先后到達(dá)6個作業(yè)，它們得提交與估計運行時間由下表給出：作業(yè)提交時間估計運行時間（

37、分鐘）Tsrsr602%2035Si25204品3025535564010系統(tǒng)采用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)運行時可被更短作業(yè)搶占。（1）分別給出6個作業(yè)得執(zhí)行時間序列、即開始執(zhí)行時問、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。作業(yè)號提交時間需運行時間開怡運行時間被搶占還需運行封間完成時間周較時間J18:00608:004010:35155J20:20SS820309:5595J3S:25208:258:4S20J48:30259:伊259:2555J58:355比45S:5Q15J6S;40108:50交CM20說明：（1）J2到達(dá)時搶占J1;J3

38、到達(dá)時搶占J2。（2）但J4到達(dá)時，因不滿足SJF,故J4不能被運行，J3繼續(xù)執(zhí)行5分鐘（3）由于就是4道得作業(yè)系統(tǒng)，故后面作業(yè)不能進(jìn)入主存而在后備隊列等待,直到有作業(yè)結(jié)束。(4)根據(jù)進(jìn)程調(diào)度可搶占原則，J3第一個做完。而這時J5、J6均己進(jìn)入后備隊列，而J5可進(jìn)入主存。(5)因J5最短，故它第二個完成。這時J6方可進(jìn)入主存。因J6最短，故它第三個完成。(6)然后就是：J4、J2與J1(7)T=(155+95+20+55+15+20)/6=60CPU后方隊列CPU后署隊列CPU19、有一個具有兩道作業(yè)得批處理系統(tǒng)，作業(yè)調(diào)度采用短作業(yè)優(yōu)先得調(diào)度算法，進(jìn)程調(diào)度采用以優(yōu)先數(shù)為基礎(chǔ)得搶占式調(diào)度算法，在

39、下表所示得作業(yè)序列，作業(yè)優(yōu)先數(shù)即為進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，優(yōu)先數(shù)越小優(yōu)先級越高。作業(yè)名到達(dá)時同怙計運行時間優(yōu)先數(shù)A10：0040分SB10：2030分3C1Q：3050分4D5020分8(1)列出所有作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時間及結(jié)束時間。(2)計算平均周轉(zhuǎn)時間。答：每個作業(yè)運行將經(jīng)過兩個階段：作業(yè)調(diào)度(SJF算法)與進(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)，更多得作業(yè)將在后備隊列等待。時間（分鐘）1Q：OO10:20 1OJ0 10:5011g1-00】苧0翌理就緒隊列但北后鳥隊列(l)10:00，作業(yè)A到達(dá)并投入運行。(3)10:2O,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

40、等待。(4)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。(5)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得優(yōu)先級高于作業(yè)D，故作業(yè)A投入運行(6)11:10，作業(yè)A運行結(jié)束，作業(yè)C被調(diào)入內(nèi)存，具作業(yè)c得優(yōu)先級高于作業(yè)D,故作業(yè)C投入運行。(7)12:00,作業(yè)c運行結(jié)束，作業(yè)D投入運行。(8)12:20,作業(yè)D運行結(jié)束。作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時間運行結(jié)束時間A3CD10:0010:2011:1010:50IU10155。12:0012:20各作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為：作業(yè)A70,作業(yè)B30,作業(yè)C90,作業(yè)D90。平均

41、作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為70分鐘。20、某多道程序設(shè)計系統(tǒng)供用戶使用得主存為100K，磁帶機(jī)2臺，打印機(jī)1臺c采用可變分區(qū)內(nèi)存管理，采用靜態(tài)方式分配外圍設(shè)備，忽略用戶作業(yè)FO時間。現(xiàn)有作業(yè)序列如下：作業(yè)號進(jìn)入輸入井時間運行時間主存需求量磁帶需求打印機(jī)需求18:0025分鐘15K1128:2010分鐘30K0138:202。分鐘60KI049:3020分鐘20K10583515分鐘IOKI1I作業(yè)調(diào)度采用FCFS策略，優(yōu)先分配主存低地址區(qū)且不準(zhǔn)移動已在主存得作業(yè)，在主存中得各作業(yè)平分CPU時間.現(xiàn)求：（1）作業(yè)被調(diào)度得先后次序？（2）全部作業(yè)運行結(jié)束得時間？（3）作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為多少？（4）最大作業(yè)周轉(zhuǎn)

42、時間為多少？答：（1）作業(yè)調(diào)度選擇得作業(yè)次序為：作業(yè)1、作業(yè)3、作業(yè)4、作業(yè)2與作業(yè)5、（2）全部作業(yè)運行結(jié)束得時間9:30。（3）周轉(zhuǎn)時間：作業(yè)1為30分鐘、作業(yè)2為55分鐘、作業(yè)3為40分鐘、作業(yè)4為40分鐘與作業(yè)5為55分鐘。（4）平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間=44分鐘。（5）最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為55分鐘。分析：本題綜合測試了作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度、及對外設(shè)得競爭、主存得競爭。8:oo作業(yè)1到達(dá)，占有資源并調(diào)入主存運行。8:20作業(yè)2與3同時到達(dá)，但作業(yè)2因分不到打印機(jī)，只能在后備隊列等待。作業(yè)3資源滿足，可進(jìn)主存運行，并與作業(yè)1平分CPU時間。8:30作業(yè)1在8:30結(jié)束，釋放磁帶與打印機(jī)。但作業(yè)2仍不

43、能執(zhí)行，因不能移動而沒有30KB得空閑區(qū)，繼續(xù)等待。作業(yè)4在8:30到達(dá)，并進(jìn)入主存執(zhí)行，與作業(yè)3分享CPU8 :35作業(yè)5到達(dá)，因分不到磁帶/打印機(jī)，只能在后備隊列等待。9 :00作業(yè)3運行結(jié)束，釋放磁帶機(jī)。此時作業(yè)2得主存及打印機(jī)均可滿足，投入運行。作業(yè)5到達(dá)時間晚，只能等待。10 :10作業(yè)4運行結(jié)束，作業(yè)5因分不到打印機(jī)，只能在后備隊列繼續(xù)等待。9:15巧作業(yè)2運行結(jié)束，作業(yè)5投入運行。9:30作業(yè)全部執(zhí)行結(jié)束9009:109：I5時間（分）甲RS20830K35如M業(yè)付配15I.作業(yè)1J作業(yè)3J作業(yè)3,4J作業(yè)34作業(yè)2柞業(yè)s1CPU1*I打印機(jī)j柞業(yè)/1i1饞業(yè)2-1作業(yè)511般帶

44、機(jī)1k11!J作業(yè)41.J1作業(yè)5i1心帝機(jī)工!L,作業(yè)3*%:.11!CPU1/2CPU作業(yè)I11等將i1-2CPUI!cpu1作業(yè)2：1一j111|I/2CPU同CH'|<i1!1作業(yè)3;L111I1Il1t11111|U2CPUscpu1i*ki作證411：9111j1幫M1t：；cpu1I作業(yè)5I11tJ21、某多道程序設(shè)計系統(tǒng)采用可變分區(qū)內(nèi)存管理，供用戶使用得主存為200K,磁帶機(jī)5臺。采用靜態(tài)方式分配外圍設(shè)備，且不能移動在主存中得作業(yè)，忽略用戶作業(yè)I/O時間。現(xiàn)有作業(yè)序列如下：作業(yè)號進(jìn)入輸入井時間運行時向主存需求量1K帶需求AS:3040分鐘3GK3B8;5O25分鐘

45、120KC9:0035分鐘100K2D9:05司分鐘20K3E9:10!。分鐘60K1現(xiàn)求：（l）FIFO算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間？（2）SJF算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間？（進(jìn)程調(diào)度也采用FCFS）答：（1）FIFO算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序為：A、B、D、C與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)行得次序為：A、B、D、E與C。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為58分鐘詳細(xì)說明：1.先來先服務(wù)算法。說明：(1)8:30作業(yè)A到達(dá)并投入運行。注意它所占用得資源。(2)8:50作業(yè)B到達(dá)，資源滿足進(jìn)主存就緒隊列等CPu。(3)9:00作業(yè)C到達(dá)，主存與磁帶機(jī)均不夠，進(jìn)后

46、備作業(yè)隊列等待。(4)9:05作業(yè)D到達(dá)，磁帶機(jī)不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊列等待。后備作業(yè)隊列有C、D。(5)9:10作業(yè)A運行結(jié)束，歸還資源磁帶，但注意主存不能移動(即不能緊縮)。作業(yè)B投入運行。作業(yè)C仍因主存不夠而等在后備隊列。這時作業(yè)E也到達(dá)了，。也由于主存不夠進(jìn)入后備作業(yè)隊列。此時作業(yè)D因資源滿足(主存磁帶均滿足)，進(jìn)主存就緒隊列等待。后備作業(yè)隊列還有C、E。(6)9:35作業(yè)B運行結(jié)束，作業(yè)D投入運行。這時作業(yè)C因資源滿足而調(diào)入主存進(jìn)就緒隊列等CPU。而作業(yè)E因磁帶機(jī)不夠繼續(xù)在后備作業(yè)隊列等待。(7)9:55作業(yè)D運行結(jié)束，作業(yè)C投入運行。這時作業(yè)E因資源滿足而調(diào)入主存進(jìn)就緒隊列等CPU。(

47、8)10:30作業(yè)C運行結(jié)束，、作業(yè)E投入運行。(9)10:40作業(yè)E運行結(jié)束。2009:559:10作業(yè)執(zhí)行次序進(jìn)輸入井時間裝入主存時間開始執(zhí)行時間執(zhí)行結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間作業(yè)A8:308:308:309:1040(分)作業(yè)B8:508:509:109:3545作業(yè)D9冷59:109:359:5550作業(yè)C9:009:359:5510:3090作業(yè)E9:109:5510:3010:4090作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間(4(H45+50+9(H90)/5k3分許2.短作業(yè)優(yōu)先算法。說明:(1)8:30作業(yè)A到達(dá)并投入運行。注意它所占用得資源。(2)8:50作業(yè)B到達(dá)，資源滿足進(jìn)主存就緒隊列等CPU。(3)9:

48、00作業(yè)C到達(dá)，主存與磁帶機(jī)均不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊列等待。(4)9:05作業(yè)D到達(dá)，磁帶機(jī)不夠，進(jìn)后備作業(yè)隊列等待。后備作業(yè)隊列有C、D、(5)9:10作業(yè)A運行結(jié)束，歸還資源磁帶，但注意主存不能移動(即不能緊縮)。作業(yè)B投入運行。作業(yè)C仍因主存不夠而等在后備隊列。這時作業(yè)E也到達(dá)了，雖然該作業(yè)最短，也由于主存不夠進(jìn)入后備作業(yè)隊列.此時作業(yè)D因資源滿足(主存磁帶均滿腳，進(jìn)主存就緒隊列等待。后備作業(yè)隊列還有C、E。(6)9:35作業(yè)B運行結(jié)束，作業(yè)D投入運行。這時作業(yè)C與E資源均滿足，但按SJF應(yīng)把作業(yè)E調(diào)入主存進(jìn)就緒隊列等CPUo而作業(yè)C因磁帶機(jī)不夠繼續(xù)在后備作業(yè)隊列等待。(7)9:55作業(yè)D運

49、行結(jié)束，作業(yè)C調(diào)入主存進(jìn)就緒隊列等CPU、(8)10:05作業(yè)E運行結(jié)束，作業(yè)C投入運行.(9)10:40作業(yè)C運行結(jié)束。時間CPU磁淅機(jī)I國帶機(jī)2破帝機(jī)3磁帶機(jī)4磁帶機(jī)5作業(yè)A作業(yè)B作業(yè)C作業(yè)D作業(yè)E8:308:40作業(yè)A8:509:009:IO9:20930作業(yè)B19:409:50作業(yè)D110:00作業(yè)E10:10102010:30作"UI：作業(yè)At作業(yè)Di!作業(yè)c!作業(yè)Ai1一j作出Di11作業(yè)A1作業(yè)D11iIii：缶業(yè)B一1作業(yè)正k-r1作業(yè)C就舔等待CPU后備隊列等待CPU就蛆等待后備隊列就結(jié)等椅CPU作業(yè)執(zhí)行次序迸輸入井時間裝入主存時間開始執(zhí)行時闞執(zhí)行結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間作

50、業(yè)A8:308308:309:10碑分）作業(yè)B8:508:509:109:3545作業(yè)D9:059:109:359:5550作業(yè)E9:109:359:5510:0555作業(yè)c9:009:5510:0510:40100作業(yè)平均周話時間(40+45+50+55+100X5-58分停上題中，若允許移動己在主存中得作業(yè)，具她條件不變，現(xiàn)求：(l)FIFO算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間？(2)SJF算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序及作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間？答：FIFO算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序為：SJF算法選中作業(yè)執(zhí)行得次序為：(l)A、B、D、E與C。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為58分鐘。(2)A、B、E、D與C。作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間為56分鐘。與上題類同，詳細(xì)說明略。23、設(shè)計一個進(jìn)程定時喚醒隊列與定時喚醒處理程序：(l)說明一個等待喚醒進(jìn)程入隊v得過程。(2)說明時鐘中斷時，定時喚醒處理程序得處理過程。(3)現(xiàn)有進(jìn)程P1要求20秒后運行，經(jīng)過40秒后再次運行；PZ要求25秒后運行；P3要求35秒后運行，經(jīng)過35秒后再次運行；P4要求60秒后運行。試建立相應(yīng)得進(jìn)程定時喚醒隊列。答：組織如下得定時喚醒隊列定時隊列頭指針PlP2P3PlP4P3進(jìn)程3051052010唉醒時間(l)當(dāng)一個需定時喚醒得進(jìn)程要入隊時，根據(jù)它要喚醒得時間，被打入隊列得適當(dāng)位置，注意，喚醒時間按增量方式存放。(2)每當(dāng)時鐘中斷時，時鐘中