計算機操作系統(tǒng)典型例題解析之二

1、計算機操作系統(tǒng)典型例題解析之二一、例題解析【例1】操作系統(tǒng)向用戶提供了哪幾類接口？答：操作系統(tǒng)向用戶提供了兩類接口：一類是命令接口，另一類是程序接口。用戶利用命令接口提供的操作命令來組織和控制作業(yè)的執(zhí)行，按命令接口對作業(yè)控制方式不同，又可以將命令接口分為聯(lián)機命令接口和脫機命令接口；用戶還可以利用程序接口提供的一組系統(tǒng)調(diào)用來請求并獲得操作系統(tǒng)服務，程序接口在用戶編制程序的時候使用。今年來，為了方便用戶的使用，又出現(xiàn)了圖形接口?！纠?】試說明作業(yè)和進程的狀態(tài)，并說明引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的典型原因。答：作業(yè)的狀態(tài)有提交狀態(tài)、后備狀態(tài)、運行狀態(tài)和完成狀態(tài)。當一個作業(yè)還未進入算機系統(tǒng)內(nèi)之前，用戶正在向系統(tǒng)提交作

2、業(yè)時所處的狀態(tài)叫做提交狀態(tài)。送入計算機并由操作系統(tǒng)將其存放在磁盤上以后，系統(tǒng)為這個作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊，并把它插入到后備隊列中等待調(diào)度運行。此時，這個作業(yè)所處的狀態(tài)稱為后備狀態(tài)。當這個作業(yè)被作業(yè)調(diào)度程序選中，并為它分配了必要的資源，建立了一組相應的進程之后，這個作業(yè)就由后備狀態(tài)變?yōu)檫\行狀態(tài)。進程有三種狀態(tài)：就緒狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)和阻塞狀態(tài)。剛建立的進程處于就緒狀態(tài)；就緒狀態(tài)的進程被進程調(diào)度程序選中，獲得處理機運行，此時的狀態(tài)稱為執(zhí)行狀態(tài)；對于執(zhí)行狀態(tài)的進程，當它使用完分配給它的時間或被更高優(yōu)先權(quán)的進程剝奪處理機后，又回到就緒狀態(tài)，等待下次調(diào)度；進程在執(zhí)行中若發(fā)生了某些事件而暫時無法執(zhí)行下去，如有

3、輸入輸出請求并等待輸入輸出完成，則進入阻塞狀態(tài)；當引起進程阻塞的事件消失時，如輸入輸出完成，進程由阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)，重新獲得被調(diào)度的資格。當作業(yè)正常運行結(jié)束或因發(fā)生錯誤而異常結(jié)束時，作業(yè)進入完成狀態(tài)。此時，由操作系統(tǒng)將作業(yè)控制塊從當前作業(yè)隊列中刪除，并收回其所占用的資源?！纠?】作業(yè)和進程有什么區(qū)別和聯(lián)系？答：作業(yè)通常是指用戶在一次計算過程中或者一次事物處理過程中要求計算機系統(tǒng)所作的工作的集合，包括用戶程序、所需的數(shù)據(jù)及命令等。進程是具有獨立功能的可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的獨立單位。作業(yè)和進程之間的區(qū)別和聯(lián)系如下：1、作業(yè)是用戶向計算機提交的任務

4、實體，而進程則是完成用戶任務的執(zhí)行實體，是向系統(tǒng)申請分配資源的基本單位。2、一個作業(yè)可以由多個進程組成，且一個作業(yè)至少由一個進程組成。3、作業(yè)的概念主要用在批處理系統(tǒng)中，而進程的概念則用在所有的多道程序系統(tǒng)中。【例4】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。答：由于短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法總是在后備作業(yè)隊列中選擇運行時間最短的作業(yè)作為調(diào)度對象，因此對短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法而言，這三個作業(yè)的總周轉(zhuǎn)時間為T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+ab+c 若不按短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法來調(diào)度這三個

5、作業(yè)，不失一般性，假定調(diào)度順序為2、1、3，其總周轉(zhuǎn)時間為：T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c -式得：T2-T1=b-a由此可見，短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法能獲得最小平均周轉(zhuǎn)時間?！纠?】有5個待運行作業(yè)為A、B、C、D、E，它們幾乎同時到達，各自的估計運行時間分別為9、6、3、5、x。試問采用哪種運行次序使得平均周轉(zhuǎn)時間最短？（答案依賴與x）答：由于短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法會使一組作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間最短，所以：當0x3時，應該采用的運行順序為：E，C，D，B，A當3x5時，應該采用的運行順序為：C，E，D，B，A當5x6時，應該采用的運行順序為：C，D，E，B，A當6x9時，應該采用的

6、運行順序為：C，D，B，E，A當9x時，應該采用的運行順序為：C，D，B，A，E【例6】有5個批處理作業(yè)（A、B、C、D、E）幾乎同時到達，估計的運行時間分別為2、4、6、8、10分鐘，它們的優(yōu)先數(shù)分別為1、2、3、4、5（1為最低優(yōu)先數(shù)）。對下面的每種調(diào)度算法，分別計算作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。（1）最高優(yōu)先級優(yōu)先。（2）時間片輪轉(zhuǎn)（時間片為2分鐘）。（3）FIFO（作業(yè)的到達順序為C、D、B、E、A）（4）短作業(yè)優(yōu)先。答：為了計算方便，假設這批作業(yè)的到達時間為0。（1）使用最高優(yōu)先級優(yōu)先算法時，作業(yè)的調(diào)度順序為E、D、C、B、A，各作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間如下表所示。作業(yè)執(zhí)行時間優(yōu)先數(shù)開始運行時間完成時間

7、周轉(zhuǎn)時間A21283030B42242828C63182424D84101818E10501010平均周轉(zhuǎn)時間為（30+28+24+18+10）/ 5=22分鐘(2)使用時間片輪轉(zhuǎn)算法時，作業(yè)的調(diào)度順序為：0分鐘作業(yè)A、B、C、D、E到達，作業(yè)A開始運行，作業(yè)B、C、D、E等待2分鐘作業(yè)A運行結(jié)束，作業(yè)B開始運行，作業(yè)C、D、E等待4分鐘作業(yè)C開始運行，作業(yè)D、E、B等待6分鐘作業(yè)D開始運行，作業(yè)E、B、C等待8分鐘作業(yè)E開始運行，作業(yè)B、C、D等待10分鐘作業(yè)B開始運行，作業(yè)C、D、E等待12分鐘作業(yè)B運行結(jié)束，作業(yè)C開始運行，作業(yè)D、E等待14分鐘作業(yè)D開始運行，作業(yè)E、C等待16分鐘作業(yè)

8、E開始運行，作業(yè)C、D等待18分鐘作業(yè)C開始運行，作業(yè)D、E等待20分鐘作業(yè)C運行結(jié)束，作業(yè)D開始運行，作業(yè)E等待22分鐘作業(yè)E開始運行，作業(yè)D等待24分鐘作業(yè)D開始運行，作業(yè)E等待26分鐘作業(yè)D運行結(jié)束，作業(yè)E開始運行30分鐘作業(yè)E運行結(jié)束各作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間如下表所以。作業(yè)執(zhí)行時間優(yōu)先數(shù)開始運行時間完成時間周轉(zhuǎn)時間A21022B4221212C6342020D8462626E10583030平均周轉(zhuǎn)時間為（2+12+20+26+30）/ 5=18分鐘（3）使用FIFO（作業(yè)到達順序為C、D、B、E、A）算法時，作業(yè)調(diào)度順序為C、D、B、E、A，各作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間如下表所示。作業(yè)執(zhí)行時間優(yōu)先數(shù)開始

9、運行時間完成時間周轉(zhuǎn)時間A21283030B42141818C63066D8461414E105182828平均周轉(zhuǎn)時間為（30+18+6+14+28）/ 5=19.2分鐘（4）使用短作業(yè)優(yōu)先算法時，作業(yè)的調(diào)度順序為A、B、C、D、E，各作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間如下表所示。作業(yè)執(zhí)行時間優(yōu)先數(shù)開始運行時間完成時間周轉(zhuǎn)時間A21022B42266C6361212D84122020E105203030平均周轉(zhuǎn)時間為（2+6+12+20+30）/ 5=14分鐘二、單項選擇題1用戶作業(yè)可以通過( )方式由用戶自己按照作業(yè)步進行操作。A、脫機 B、自動控制 C、在線處理 D、聯(lián)機處理2( )是操作系統(tǒng)提供的一種專門

10、語言，它由操作系統(tǒng)的專門機制解釋處理。A、c語言 B、JCL語言C、Ada語言 D、Pascal語言3作業(yè)調(diào)度算法中( )調(diào)度算法最有利于提高資源利用率。A、先來先服務 B、優(yōu)先數(shù)C、響應比最高優(yōu)先 D、均衡4終端用戶在終端上控制作業(yè)的執(zhí)行要經(jīng)歷四個階段，.最初階段是（ ）。A、用戶注冊 B、終端連接C、作業(yè)控制 D、用戶退出5（ ）是作業(yè)存在的唯一標志A、作業(yè)名 B、進程控制塊 C、作業(yè)控制塊 D、程序名6在下面作業(yè)調(diào)度算法中（ ）調(diào)度算法最有利于小作業(yè)，從而提高系統(tǒng)吞吐能力。A、先來先服務 B、計算時間短的作業(yè)優(yōu)先C、優(yōu)先數(shù) D、響應比最高者優(yōu)先 7當中央處理器處于目態(tài)時，它可以執(zhí)行的指令

11、是( )。A、計算機系統(tǒng)中的全部指令 B、僅限于非特權(quán)指令C、僅限于訪管指令 D、僅限于特權(quán)指令8當中央處理器處于管態(tài)時，它可以執(zhí)行的指令是( )。A、計算機系統(tǒng)中的全部指令 B、僅限于非特權(quán)指令C、僅限于訪管指令 D、僅限于特權(quán)指令9作業(yè)調(diào)度算法常考慮因素之一是使系統(tǒng)有最高的吞吐率，為此應（ ）A、不讓處理機空閑 B、能夠處理盡可能多的作業(yè)C、使各類用戶滿意 D、不使系統(tǒng)過于復雜10分時系統(tǒng)操作系統(tǒng)環(huán)境下運行的作業(yè)通常稱為（ ）A、后臺作業(yè) B、長作業(yè) C、批量型作業(yè) D、終端型作業(yè)11當作業(yè)進入完成狀態(tài)（ ）。A、將刪除該作業(yè)并收回其所占資源，同時輸出結(jié)果B、將該作業(yè)的控制塊從當前作業(yè)隊列

12、中刪除，收回其所占資源，并輸出結(jié)果C、將收回該作業(yè)所占資源并輸出結(jié)果D、將輸出結(jié)果并刪除內(nèi)存中的作業(yè)12在作業(yè)調(diào)度算法中，若所有作業(yè)同時到達，則平均等待時間最短的算法是（ ）。A、先來先服務 B、優(yōu)先數(shù)C、響應比最高優(yōu)先 D、計算時間短的作業(yè)優(yōu)先13作業(yè)調(diào)度程序從處于（ ）狀態(tài)的作業(yè)隊列中選取適當?shù)淖鳂I(yè)投入運行A、執(zhí)行 B、提交 C、完成 D、后備14既考慮作業(yè)等待時間，又考慮作業(yè)執(zhí)行時間的調(diào)度算法是（ ）。A、先來先服務 B、優(yōu)先數(shù)C、響應比最高優(yōu)先 D、均衡15、（ ）是指從作業(yè)提交給系統(tǒng)到作業(yè)完成的時間間隔。A、周轉(zhuǎn)時間 B、響應時間 C、等待時間 D、執(zhí)行時間16作業(yè)從進入后備隊列到被

13、調(diào)度程序選中的時間間隔稱為（ ）。A、周轉(zhuǎn)時間 B、響應時間 C、等待時間 D、觸發(fā)時間三、多項選擇題1響應比最高者優(yōu)先調(diào)度算法是（ ）調(diào)度算法的折衷。A、先來先服務 B、優(yōu)先數(shù) C、電梯調(diào)度 D、單向掃描 E、計算時間短的作業(yè)優(yōu)先2（ ）調(diào)度算法在作業(yè)調(diào)度中需要作業(yè)計算時間。A、先來先服務 B、計算時間短的作業(yè)優(yōu)先C、響應比最高者優(yōu)先 D、優(yōu)先數(shù) E、均衡3批處理作業(yè)進入計算機系統(tǒng)時必須提交（ ）。A、可執(zhí)行文件 B、作業(yè)控制說明書C、源程序 D、作業(yè)所需資源 E、運行時的數(shù)據(jù)4交互作業(yè)的特點是（ ）。A、成批處理 B、采用人機對話方式C、多道處理 D、自動控制 E、交互性四、填空題1把用戶

14、要求計算機系統(tǒng)處理的一個問題稱為 。作業(yè)2 是用戶用于描述批處理作業(yè)處理過程控制意圖的一種特殊程序。用 書寫作業(yè)控制說明書，規(guī)定操作系統(tǒng)如何控制作業(yè)的執(zhí)行。作業(yè)控制說明書主要包括三方面內(nèi)容，即 、 和 。作業(yè)控制說明書、作業(yè)控制語言、作業(yè)的基本描述、作業(yè)控制描述和資源要求描述3操作系統(tǒng)為用戶提供了相應的兩類接口，一類應用于程序一級，稱為 ，另一類應用于用戶作業(yè)控制一級，稱為 。程序接口、命令接口4用戶使用操作系統(tǒng)提供的“ ”對作業(yè)執(zhí)行的意圖寫好一份“ ”，連同該作業(yè)的 一同提交給計算機系統(tǒng)，操作系統(tǒng)按照用戶說明的控制意圖來控制作業(yè)的執(zhí)行，作業(yè)執(zhí)行過程中，用戶不進行干預。在這種控制方式下執(zhí)行的作

15、業(yè)就是 。操作系統(tǒng)提供給用戶控制批處理作業(yè)的用戶接口就是 。作業(yè)控制語言、作業(yè)控制說明書、源程序和初始數(shù)據(jù)、批處理作業(yè)、作業(yè)控制語言5批處理作業(yè)的輸入包括將作業(yè)的 、 和 由輸入設備（例如鍵盤）輸入外存并形成初始信息。常用的輸入方式有三種： 、 和 。程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)控制說明書、脫機輸入方式；SPOOLING系統(tǒng)輸入方式；直接耦合方式6一個批處理作業(yè)從進入計算機系統(tǒng)到運行結(jié)束，處于不同的狀態(tài)，一般可以將作業(yè)的狀態(tài)分成 、 、 和 四個狀態(tài)。提交、收容、執(zhí)行、完成7交互式控制方式就是用戶使用操作系統(tǒng)提供的 來表達作業(yè)執(zhí)行的控制意圖，用戶逐條輸入命令，操作系統(tǒng)每接到一條命令，就根據(jù)命令的要求控制作

16、業(yè)的執(zhí)行。聯(lián)機命令接口8交互式作業(yè)的控制方式是聯(lián)機控制方式，聯(lián)機作業(yè)控制現(xiàn)在一般有 、 和 三種控制方式。操作控制命令、菜單方式、視窗方式9當中央處理器處于 時可以執(zhí)行包括特權(quán)指令在內(nèi)的一切機器指令，當中央處理器處于 時不允許執(zhí)行特權(quán)指令。因此，操作系統(tǒng)程序占用中央處理器時，應讓中央處理器在 下工作，而用戶程序占用中央處理器時，應讓中央處理器在 下工作。如果中央處理器在 工作，卻取到了一條特權(quán)指令，此時中央處理器將拒絕執(zhí)行該指令，并形成一個“非法操作”事件。中斷裝置識別到該事件后，轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)處理，由操作系統(tǒng)通知用戶“程序中有非法指令”，必須修改。管態(tài)、目態(tài)、管態(tài)、目態(tài)、目態(tài)10操作系統(tǒng)編制

17、了許多不同功能的子程序，這些子程序通常包含特權(quán)指令，用戶程序可以調(diào)用這些子程序從而得到特權(quán)指令提供的功能，并且沒有使用特權(quán)指令。由操作系統(tǒng)提供的這些子程序稱為“ ”程序，或簡稱“ ”。系統(tǒng)功能調(diào)用、系統(tǒng)調(diào)用五、問答題1、有一個多道程序設計系統(tǒng)，采用不允許移動的可變分區(qū)方式管理主存中的用戶空間，設用戶空間為100K，主存空間的分配算法為最先適應分配算法，進程調(diào)度算法采用先來先服務算法，今有如表所示作業(yè)序列：假定所有作業(yè)都是計算型作業(yè)且忽略系統(tǒng)調(diào)度時間，請分別寫出采用“先來先服務調(diào)度算法”、“計算時間短的作業(yè)優(yōu)先算法”時作業(yè)的裝入主存時間、開始執(zhí)行時間、完成時間、周轉(zhuǎn)時間以及它們的平均周轉(zhuǎn)時間。

18、表作業(yè)名進入“輸入井”時間需計算時間主存需求量A10：0642分鐘15KB10：1830分鐘60KC10：3024分鐘50KD10：3620分鐘10KE10：4212分鐘20K2、在一個批處理單道系統(tǒng)中，采用響應比高者優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法。當一個作業(yè)進入系統(tǒng)后就可以開始調(diào)度，假定作業(yè)都是僅計算，忽略調(diào)度花費的時間。現(xiàn)有三個作業(yè)，進入系統(tǒng)的時間和需要計算的時間如表所示： 表作業(yè)進入系統(tǒng)時間需要計算時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間19:0060分鐘29:1045分鐘39:1525分鐘（1）求出每個作業(yè)的開始時間、完成時間及周轉(zhuǎn)時間并填入表中。（2）計算三個作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間應為多少？3、某系統(tǒng)采用不能移

19、動已在主存儲器中作業(yè)的可變分區(qū)方式管理主存儲器，現(xiàn)有供用戶使用的主存空間100K，系統(tǒng)配有4臺磁帶機，有一批作業(yè)見表。表作業(yè)序號進輸入井時間要求計算時間需要主存量申請磁帶機數(shù)1l0:0025分鐘15K2臺210:2030分鐘60K1臺310:3010分鐘50K3臺410:3520分鐘10K2臺510:4015分鐘30K2臺該系統(tǒng)采用多道程序設計技術(shù)，對磁帶機采用靜態(tài)分配，忽略設備工作時間和系統(tǒng)進行調(diào)度所花的時間，請分別寫出采用響應比高者優(yōu)先算法、短作業(yè)優(yōu)先算法、先來先服務算法選中作業(yè)執(zhí)行的次序。四、問答題1、先來先服務調(diào)度算法：作業(yè)名進入“輸入井”時間裝入主存時間開始執(zhí)行時間完成時間周轉(zhuǎn)時間A

20、10：0610：0610：0610：4842分鐘B10：1810：1810：4811：1860分鐘C10：3011：1811：3812：0292分鐘D10：3610：3611：1811：3862分鐘E10：4211：1812：0212：1492分鐘平均周轉(zhuǎn)時間：（42+60+92+62+92）/5=69.6分鐘計算時間短的作業(yè)優(yōu)先算法：作業(yè)名進入“輸入井”時間裝入主存時間開始執(zhí)行時間完成時間周轉(zhuǎn)時間A10：0610：0610：0610：4842分鐘B10：1810：1810：4811：1860分鐘C10：3011：1811：5012：14104分鐘D10：3610：3611：1811：3862分鐘E10：4211：1811：3811：5068分鐘平均周轉(zhuǎn)時間：（42+60+104+62+68）/5=67.2分鐘2、作業(yè)進入系統(tǒng)時間需要計算時間開始時間完成時間周轉(zhuǎn)時間19:0060分鐘9:0010:0060分鐘29:1045分鐘10:2511:10120分鐘39:2525分鐘10:0010:2560分鐘平均周轉(zhuǎn)時間：60分鐘+120分鐘+60分鐘=80分鐘3、采用響應比高者優(yōu)先算法、短作業(yè)優(yōu)先算法、先來