計算機操作系統(tǒng)(第四版)課后習題答案第三章

1、第三章處理機調度與死鎖1，高級調度與低級調度的主要任務是什么？為什么要引入中級調度？【解】（1）高級調度主要任務是用于決定把外存上處于后備隊列中的那些作業(yè)調入內存，并為它們創(chuàng)建進程，分配必要的資源，然后再將新創(chuàng)建的進程排在就緒隊列上，準備執(zhí)行。（2）低級調度主要任務是決定就緒隊列中的哪個進程將獲得處理機，然后由分派程序執(zhí)行把處理機分配給該進程的操作。（3）引入中級調度的主要目的是為了提高內存的利用率和系統(tǒng)吞吐量。為此，應使那些暫時不能運行的進程不再占用寶貴的內存空間，而將它們調至外存上去等待，稱此時的進程狀態(tài)為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。當這些進程重又具備運行條件，且內存又稍有空閑時，由中級調度

2、決定，將外存上的那些重又具備運行條件的就緒進程重新 調入內存，并修改其狀態(tài)為就緒狀態(tài)，掛在就緒隊列上，等待進程調度。3、何謂作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流？【解】作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)，還配有作業(yè)說明書。系統(tǒng)根據(jù)該說明書對 程序的運行進行控制。批處理系統(tǒng)中是以作業(yè)為基本單位從外存調入內存。 作業(yè)步是指每個作業(yè)運行期間都必須經(jīng)過若干個相對獨立相互關聯(lián)的順序加工的 步驟。作業(yè)流是指若干個作業(yè)進入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個作業(yè)進程處理，于是形成了處理作業(yè)流。4、 在什么情冴下需要使用作業(yè)控制塊JCB其中包含了哪些內容？【解】每當作業(yè)進入系統(tǒng)時，系統(tǒng)便為每個作業(yè)建立一個作

3、業(yè)控制塊JCB根據(jù)作業(yè)類型將它插入到相應的后備隊列中。JCB包含的內容通常有：1）作業(yè)標識2）用戶名稱3）用戶賬戶4）作業(yè)類型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、終端型）5）作業(yè)狀態(tài)6）調度信息（優(yōu)先級、作業(yè)已運行）7）資源要求8）進入系統(tǒng)時間9）開始處理時間10）作業(yè)完成時間11）作業(yè) 退出時間12）資源使用情況等5 .在作業(yè)調度中應如何確定接納多少個作業(yè)和接納哪些作業(yè)？【解】作業(yè)調度每次接納進入內存的作業(yè)數(shù)，取決于多道程序度。應將哪些作 業(yè)從外存調入內存，取決于采用的調度算法。最簡單的是先來服務調度算法，較常 用的是短作業(yè)優(yōu)先調度算法和基于作業(yè)優(yōu)先級的調度算法。7 試說明低級調度的主要

4、功能?！窘狻浚?）保存處理機的現(xiàn)場信息（2）按某種算法選取進程（3）把處理機分 配給進程。8、在搶占調度方式中，搶占的原則是什么？【解】剝奪原則有：（1）時間片原則各進程按時間片運行，當一個時間片用完后，便停止該進程的執(zhí)行而重新進行調度。這種原則適用于分時系統(tǒng)、大多數(shù)實時系統(tǒng)，以及要求較高的批處理系統(tǒng)。（2）優(yōu)先權原則 通常是對一些重要的和緊急的作業(yè)賦予較高的優(yōu)先權。當這種作業(yè)到達時，如果其優(yōu)先權比正在執(zhí)行進程的優(yōu)先權高，便停止正在執(zhí)行的進程，將處理機分配給優(yōu)先權高的進程， 使之執(zhí)行。（3）短作業(yè)（進程）優(yōu)先原則當新到達的作業(yè)（進程）比正在執(zhí)行的作業(yè)（進程）明顯地短時，將剝奪長作業(yè)（進程）的執(zhí)

5、行，將處理機分配給短 作業(yè)（進程），使之優(yōu)先執(zhí)行。9、選擇調度方式和調度算法時，應遵循的準則是什么？【解】應遵循的準則有（1）面向用戶的準則：周轉時間短，響應時間快，截止時間的保證，優(yōu)先權準則。（2）面向系統(tǒng)的準則：系統(tǒng)吞吐量高，處理機利用率好，各類資源的平衡利用。10、 在批處理系統(tǒng)、分時系統(tǒng)和實時系統(tǒng)中，各采用哪幾種進程（作業(yè)）調度算法？【解】批處理系統(tǒng)：FCFS算法、最小優(yōu)先數(shù)優(yōu)先算法、搶占式最小優(yōu)先數(shù)優(yōu)先算法分時系統(tǒng)：可剝奪調度、輪轉調度實時系統(tǒng)：時間片輪轉調度算法、非搶占優(yōu)先權調度算法、基于時鐘中斷搶占的優(yōu)先權調度算法、 立即搶占的優(yōu)先權調度。11、何謂靜態(tài)和動態(tài)優(yōu)先權？確定靜態(tài)優(yōu)先

6、權的依據(jù)是什么？【解】靜態(tài)優(yōu)先權是在創(chuàng)建進程時確定的，且在進程的整個運行期間保持不 變。動態(tài)優(yōu)先權是指，在創(chuàng)建進程時所賦予的優(yōu)先權，是可以隨進程的推進或隨其等待時間的增加而改變的， 以便獲得更好的調度性能。確定靜態(tài)優(yōu)先權的依據(jù)是：（1）進程類型，通常系統(tǒng)進程的優(yōu)先權高于一般用戶進程的優(yōu)先權。（2）進程對資源的需要。（3 ）用戶要求，用戶進程的緊迫程度及用戶所付費用的多少來確定優(yōu)先權的。12、試比較FCFS和 SPF兩種進程調度算法?！窘狻縁CFS算法按照作業(yè)提交或進程變?yōu)榫途w狀態(tài)的先后次序，分派CPU。當前作業(yè)或進程占有 CPU,直到執(zhí)行完或阻塞，才讓出CPU。在作業(yè)或進程喚醒后， 并不立即恢

7、復執(zhí)行，通常等到當前作業(yè)或進程讓出CPU。FCFS比較有利于長作業(yè)，而不利于短作業(yè)；有利于 CPU繁忙的作業(yè)，而不利于 I/O繁忙的作業(yè)。SPF有利于短進程調度，是從就緒隊列中選出一估計運行時間最短的進程，將處理機分配給它，使它立即執(zhí)行并一直執(zhí)行到完成，或發(fā)生某事件而被阻塞放棄處理機時，再重新調度。比FCFS改善了平均周轉時間和平均帶權周轉時間，縮短了作業(yè)的等待時間，提高了系統(tǒng)的吞吐量。但 SPF有其不容忽視的缺點：該算法對長作業(yè)不利；完 全未考慮作業(yè)的緊迫程度，因而不能保證緊迫性作業(yè)（進程）會被及時處理；用戶 可能會有意無意地干擾作業(yè)的運行時間，致使該算法不一定能真正做到短作業(yè)優(yōu)先調度。13

8、、在時間片輪轉法中，應如何確定時間片的大??？【解】時間片應略大于一次典型的交互需要的時間。一般應考慮三個因素：系統(tǒng)對相應時間的要求、就緒隊列中進程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理能力。14、通過一個例子來說明通常的優(yōu)先級調度算法不能適用于實時系統(tǒng)？【解】實時系統(tǒng)的調度算法很多，主要是基于任務的開始截止時間和任務緊急/松弛程度的任務優(yōu)先級調度算法，通常的優(yōu)先級調度算法不能滿足實時系統(tǒng)的調 度實時性要求而不適用。15、為什么說多級反饋隊列調度算法能較好地滿足各方面用戶的需要？【解】（1）對于終端型用戶來說，他們提交的大多屬于較小的交互型作業(yè)， 系統(tǒng)只要能使這些作業(yè) （進程）在第一隊列所規(guī)定的時間片內完成，便可使

9、終端型作業(yè)用戶都感到滿意。（2）對短批處理作業(yè)用戶來說，在第一隊列中執(zhí)行一個時間片或至多只需在第二隊列和第三隊列中各執(zhí)行一個時間片即可完成。（3）對長批處理作業(yè)用戶來說，只要將作業(yè)依次在第1, 2, , n個隊列中運行，然后再按輪轉方式運行，用戶不必擔心其作業(yè)長期得不到處理。16、19、為什么在實時系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)（尤其是CPU）具有較強的處理能力？【解】在實時系統(tǒng)中都存在著若干個實時進程或任務，它們用來反應或控制某個（些）外部事件，往往帶有某種程度的緊迫性，因而對實時系統(tǒng)中的調度提出 了某些特殊要求。若處理機的處理能力不夠強，則有可能因處理機忙不過來而使某些實時任務不能得到及時處理，從而導致

10、發(fā)生難以預料的后果。20、按調度方式可將實時調度算法分為哪幾種？【解】按調度方式可將實時調度算法分為兩大類四小類：（1）非搶占式調度算法：非搶占式輪轉調度算法；非搶占式優(yōu)先調度算法；（2）搶占式調度算法：基于時鐘中斷的搶占式優(yōu)先權調度算法；立即搶占的優(yōu)先權調度算法。21、什么是最早截止時間優(yōu)先調度算法？舉例說明之?！窘狻吭谙到y(tǒng)中保持一個實時任務就緒隊列，該隊列按各任務截止時間的早晚排序，截止時間愈早的優(yōu)先級愈高， 在隊列中排列愈靠前，調度程序在選擇任務時， 總是選擇就緒隊列中的第一個任務，為之分配處理機，使之投入運行。例：四個非周期任務，它們先后到達。系統(tǒng)首先調度任務1執(zhí)行，在任務1執(zhí)行期間，

11、任務 2、3又先后到達。由于任務3的開始截止時間早于任務 2,系統(tǒng)在任務1后將調度 任務3執(zhí)行。在此期間又到達作業(yè) 4,其開始截止時間仍是早于任務 2的，在任務 3執(zhí)行完后，系統(tǒng)又調度任務 4的執(zhí)行，最后才調度任務 2執(zhí)行。22、什么是最低松弛度優(yōu)先調度算法？舉例說明之?！窘狻吭撍惴ㄊ歉鶕?jù)任務緊急（或松弛）的程度，來確定任務的優(yōu)先級。任務的緊急程度愈高，為該任務所賦予的優(yōu)先級就愈高，以使之優(yōu)先執(zhí)行。例如，一個任務 在200 ms時必須完成，而它本身所需的運行時間就有100 ms,因此，調度程序必須在100 ms之前調度執(zhí)行，該任務的緊急程度（松弛程度）1 100 ms o又如，另一任務在400

12、 ms時必須完成，它本身需要運行150 ms,則其松弛程度為 250 ms。27、何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？【解】所謂死鎖，是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局，若無外力作用，這些進程都將永遠不能再向前推進。產(chǎn)生死鎖的原因：（1）競爭資源，當系統(tǒng)中供多個進程所共享的資源，不足以同時滿足它們的需要時，引起它們對資源的競爭而產(chǎn)生死鎖；（2）進程推進順序非法，進程在運行過程中，請求和釋放資源的順序不當，導致進程死鎖。產(chǎn)生死鎖的必要條件：（1）互斥條件進程對所分配到的資源進行排他性使用。如果此時還有其他進程請求該資源，請求者只能阻塞，直到占有該資源的進程釋放該資源。（2）請求和保持條

13、件進程已經(jīng)保持了至少一個資源， 但又提出了新的資源要求，而該資源又已被其他進程占有，此時請求進程阻塞，但請求進程又對已經(jīng)獲得的其他資源保持不放。（3）不剝奪條件 進程已獲得的資源，在未使用完之前，不能被剝奪，只能在使用完后由自己釋放。 （4）環(huán)路等待條件 在發(fā)生死鎖時，必然存在一個進程一一資源的 環(huán)形鏈。29、請詳細說明可通過哪些途徑預防死鎖？【解】可以通過：（1）摒棄“請求和保持”條件，系統(tǒng)要求所有進程要一次性地申請 在整個運行過程所需的全部資源。如系統(tǒng)有足夠的資源分配給進程，便一次性的把其所需要的所有資源分配給該進程。這樣，該進程在整個運行期間， 便不會再提出資源要求， 從而摒棄了請求條件

14、。但在分配時，只要有一種資源要求得不到滿足，則即使是已有的其他資源，也全部不分配給該進程，而讓該進程等待。 這樣，由于等待期間的進程未占有任何資源，因而也摒棄了保持條件，從而可以避 免發(fā)生死鎖。 （2）摒棄“不剝奪”條件，進程是在需要資源時才提出請求，這 樣，一個已經(jīng)保持了某些資源的進程，當它在提出新的資源要求而不能立即得到 滿足時，必須釋放它已經(jīng)保持的所有資源，待以后需要時再重新申請。這意味著進程已經(jīng)占有的資源，在運行過程中可能會暫時釋放，也可認為是被剝奪了，從而摒棄了 “不剝奪條件” 。(3)摒棄“環(huán)路等待”條件，系統(tǒng)將所有資源按類型進行 線性排隊，并賦予不同的序號。所有進程對資源的請求必

15、須嚴格按資源序號遞增 的次序提出，這樣，在所形成的資源分配圖中，不可能再出現(xiàn)環(huán)路，從而摒棄了 “環(huán)路等待”條件。30、在銀行家算法的例子中，如果 P0發(fā)出的請求向量由Requests,2,0)改為Request(0,1,0)，問系統(tǒng)可否將資源分配給它？【解】 能。 request0(0,1,0) < need0(7,4,3);request0(0,1,0) w available(2,3,0);系統(tǒng)暫 時先假定可為P0分配資源，并修改有關數(shù)據(jù)，如下所示：allocati onABCn eedavailableABCABCP00207332 2 0P1302020P2302600P3211

16、011P4002431存在一個安全序列P1,P3,P0,P2,P4故系統(tǒng)是安全的，可以分配資源。31、在銀行家算法中，若出現(xiàn)下述資源分配情況:ProcessAllocati onNeedAvailableP0003200 121622P110001750P213542 356P303320652P400 140656試問：(1)該狀態(tài)是否安全？(2)若進程P2提出請求Request (1, 2, 2, 2)后，系統(tǒng)能否將資源分配給它?,找到了一個安全序【解】(1)利用安全性算法對上面的狀態(tài)進行分析(見下表)列P0,P3,P4,P1,P2故系統(tǒng)是安全的。WorkNeedAllocati onWork+Allocatio nFinishP0162200 1200321654trueP31654065203321986trueP41986065600 1419910trueP11 99 101750100029910trueP22 99 102 35613543121414true(2) P2發(fā)出請求向量 Request(1,2,2,2),系統(tǒng)按銀行家算法進行檢查： Request2(1,2,2,2)<=Need2(2,3,5,6) Request2(1