第二章操作系統(tǒng)奇數(shù)

1、 1、什么是PSW？其主要作用是什么？   答案：PSW是指程序狀態(tài)字。PSW的作用是用來指示處理器狀態(tài)，控制指令的執(zhí)行順序，并且保留和指示與運行程序有關(guān)的各種信息，主要作用是實現(xiàn)程序狀態(tài)的保護(hù)和恢復(fù)。每個正在執(zhí)行的程序都有一個與其當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的相關(guān)的PSW，而每個處理器都設(shè)置一個硬件PSW寄存器，一個程序占用處理器執(zhí)行時，其PSW將占用硬件的PSW寄存器。3、為什么現(xiàn)代計算機要設(shè)置兩種或多種CPU狀態(tài)？   答案：為了確定處理器當(dāng)前是操作系統(tǒng)還是應(yīng)用程序在其上運行，在不同的程序時根據(jù)執(zhí)行程序?qū)Y源和機器指令的使用權(quán)限將處理器設(shè)置成不

2、同的狀態(tài)。5、為什么要把機器指令分成特權(quán)指令和非特權(quán)指令？答案：這是因為應(yīng)用程序在執(zhí)行有關(guān)資源管理的機器指令時易于導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，造成系統(tǒng)或用戶信息被破壞，因此，再多到程序設(shè)計環(huán)境中，從資源管理和多道程序執(zhí)行的角度出發(fā)，必須把指令系統(tǒng)中的指令分為兩種：特權(quán)指令和非特權(quán)指令。7、從中斷事件的性質(zhì)來說，可以把它們分成哪些類型？答案：可以分為兩類：強迫性中斷和自愿性中斷，其中強迫性中斷又分為：1、機器故障中斷，2、程序性中斷3、外部中斷4、輸入輸出中斷9、從中斷事件的實現(xiàn)來說，可以把它們分成哪些類型？答案：分為硬中斷和軟中斷，其中硬中斷包括外中斷和內(nèi)中斷，軟中斷是信號和軟件中斷。11、概述程序性中斷的

3、處理方式？答案：程序性中斷常出現(xiàn)幾種錯誤，如果是語法錯誤，程序?qū)⒃诰幾g時報錯，如果邏輯錯誤，可有測試發(fā)現(xiàn)錯誤并報錯，如果運行中產(chǎn)生異常，操作系統(tǒng)會立即執(zhí)行這種中斷并處理。13、何謂中斷的優(yōu)先級？為什么要對中斷事件進(jìn)行分級？答案：中斷裝置所預(yù)設(shè)的響應(yīng)順序稱為中斷的優(yōu)先級。因為中斷是隨時發(fā)生的，所以在不發(fā)生中斷丟失的情況下把緊迫程度相當(dāng)?shù)闹袛嘣礆w為一類，緊迫程度差別大的中斷源歸為不同級別，級別高的中斷有優(yōu)先獲得響應(yīng)的權(quán)利，如果系統(tǒng)正在執(zhí)行某種優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序，那么只有更高優(yōu)先權(quán)的中斷請求才能中斷此服務(wù)程序。15、概述系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過程？答案：系統(tǒng)調(diào)用把應(yīng)用程序的請求傳送至內(nèi)核，調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)核函

4、數(shù)完成所需的處理。將結(jié)果返回相應(yīng)的程序。17、試述時鐘中斷在操作系統(tǒng)中的重要性及其主要作用？答案：時鐘是操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度工作的重要工具，如維護(hù)系統(tǒng)的絕對時間和日期、讓分時進(jìn)程按時間片輪轉(zhuǎn)、讓實時進(jìn)程定時發(fā)送或接收控制信號、系統(tǒng)定是喚醒或阻塞進(jìn)程、對用戶進(jìn)程記賬、測量系統(tǒng)性能等，利用定時器能夠確保操作系統(tǒng)在必要時獲得控制權(quán)，陷入死循環(huán)的進(jìn)程最終會因時間片耗盡而終止被迫讓出處理器。19、操作系統(tǒng)如何處理多重中斷事件？答案：對于多重中斷，可能是同一優(yōu)先級的不同中斷，也可能是不同優(yōu)先級的中斷。如果是前者，通常由同一個中斷處理程序按自左至右的順序逐個處理并清除，對于后者可分為串行處理，嵌套處理，即時處理

5、。21,按中斷事件的來源和實現(xiàn)手段可將中斷劃分為硬中斷和軟中斷兩類。硬中斷可劃分為外中斷和內(nèi)中斷；軟中斷可劃分為信號和軟件中斷。硬中斷與軟中斷的類比：11. “中斷”（硬中斷）用于外部設(shè)備對CPU的中斷(中斷正在運行的任何程序)，轉(zhuǎn)向中斷處理程序執(zhí)行。12. “異?！保ㄓ仓袛啵┮蛑噶顖?zhí)行不正常而中斷CPU（中斷正在執(zhí)行的這條指令的程序），轉(zhuǎn)向異常處理程序執(zhí)行。13. “軟件中斷”（軟中斷）用于硬中斷服務(wù)程序?qū)?nèi)核的中斷，在上半部分中發(fā)出軟件中斷（即標(biāo)記下半部分），使得中斷下半部分在適當(dāng)時刻獲得處理。14. “信號”（軟中斷）用于內(nèi)核或進(jìn)程對某個進(jìn)程的中斷，向進(jìn)程通知某個特別事件發(fā)生或迫使進(jìn)程執(zhí)

6、行信號處理程序。5. 每個處理器都有一個中斷請求級別設(shè)置，其值隨著內(nèi)核代碼的執(zhí)行而改變，運行于核心態(tài)的線程可以提高或降低正在運行處理器的優(yōu)先級，從而屏蔽低級中斷。Dispatch/DPC和APC中斷是內(nèi)核和設(shè)備驅(qū)動程序所產(chǎn)生的軟件中斷，優(yōu)先級為2和1，他們啟動線程調(diào)度、延遲過程調(diào)用和異步過程調(diào)用的執(zhí)行；普通線程運行于0級，允許發(fā)生所有級別的中斷。當(dāng)發(fā)生中斷的時,陷阱調(diào)度程序講提高處理器優(yōu)先級別至中斷源所具有的優(yōu)先級別上，保證服務(wù)于此中斷的處理器不被同級別或低級的中斷搶先，被屏蔽的中斷將被另一處理器響應(yīng)，或被阻攔直至優(yōu)先級降低到相對應(yīng)的優(yōu)先級以下時才能被處理。由于改變處理器的優(yōu)先級別非常重要，故

7、處理器的優(yōu)先級只能在核心態(tài)改變。從而win2003動態(tài)實現(xiàn)了中斷屏蔽功能。3. APC：Asynchronous Procedure Call,異步過程調(diào)用，用于中斷一個特定程序和執(zhí)行，為應(yīng)用程序和系統(tǒng)代碼提供一種在特殊線程描述表中執(zhí)行代碼的方法。等待執(zhí)行的APC在內(nèi)核管理的APC隊列中，是特定于線程而言的。27. Linux中，處理快中斷僅保存那些被常規(guī)C函數(shù)修改的寄存器，會屏蔽其他中斷?？熘袛嗵幚硗戤吅?，通常會恢復(fù)現(xiàn)場，返回被中斷的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，屬于非搶占式調(diào)度。 而處理慢中斷之前需保存所有寄存器的內(nèi)容，通常不屏蔽其他中斷信號，慢中斷處理完畢后，通常不返回被中斷的進(jìn)程，而是轉(zhuǎn)向調(diào)度程序重新

8、進(jìn)行調(diào)度，調(diào)度結(jié)果未必是被中斷的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，屬于搶占式調(diào)度。而且慢中斷的工作比較多。28. Linux中斷下半部分處理的原理:提供靜態(tài)創(chuàng)建的下半部分處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立一個函數(shù)指針數(shù)組，采用數(shù)組索引的方式訪問，最多有32個不同的下半部分處理函數(shù)。31討論Linux的bottom half、task queue、tasklet、work queue和softirq機制。Bottom half,提供靜態(tài)創(chuàng)建的下半部分處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，建立一個函數(shù)指針數(shù)組，采用數(shù)組索引的方式訪問，最多有32個不同的下半部分處理函數(shù)。HB機制存在兩方面的局限性：（1）下半部分處理函數(shù)的數(shù)量限制為32個，且每個HB上只

9、能掛接一個函數(shù)，隨著系統(tǒng)設(shè)備的增多，HB的應(yīng)用范圍越來越廣，這個數(shù)目還不夠用。（2）每個HB在全局范圍內(nèi)同步，即使屬于不同的處理器，也不允許任何兩個HB同時執(zhí)行，這種機制使用方便但不夠靈活，安全簡單但尚存在性能瓶頸。所以在開發(fā)V2.5內(nèi)核版本時，HB接口最終被拋棄。Task queue,進(jìn)一步的改進(jìn)方法是引入任務(wù)隊列（task queue）機制,實現(xiàn)對各種任務(wù)的延遲執(zhí)行。為此，內(nèi)核定義一組隊列，每個隊列包含一個由等待調(diào)用的函數(shù)組成的鏈表，不同隊列中的函數(shù)在某個時刻會被觸發(fā)執(zhí)行。顯然，任務(wù)隊列不一定非要與中斷處理有關(guān)，但是可以用它來代替HB，當(dāng)驅(qū)動程序或內(nèi)核相關(guān)部分要將任務(wù)排隊進(jìn)行延遲處理時，可

10、將任務(wù)添加到相應(yīng)的任務(wù)隊列中，然后，采用適當(dāng)?shù)姆绞酵ㄖ獌?nèi)核執(zhí)行任務(wù)隊列函數(shù)。典型的下半部分處理均有相關(guān)聯(lián)的任務(wù)隊列，任務(wù)隊列在Linux中的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，還在其他場合被使用。任務(wù)隊列與下半部分相比較，任務(wù)隊列可以動態(tài)的定義和管理，而下半部分卻由內(nèi)核靜態(tài)定義，且處理函數(shù)不能超過32種。由于任務(wù)隊列的靈活性較差，無法代替整個HB接口，也不能勝任像網(wǎng)絡(luò)等性能要求較高的子系統(tǒng)，此系統(tǒng)已從V2.5版本中除去Tasklet,(小任務(wù))也是一種下半部分機制，能夠更好地支持對稱式多處理器，它基于軟中斷來實現(xiàn)，但比軟中斷的借口要簡單，鎖保護(hù)的要求低。因為HB是全局串行處理，不適應(yīng)多處理器對稱系統(tǒng)，引入tas

11、klet之后，不同的tasklet可同時運行于不同的CPU上。當(dāng)然由系統(tǒng)保證相同的tasklet不會同時在不同的CPU上運行。在這種情形下，tasklet就無需是可重入的。Work queue,工作隊列，與其他機制的工作原理都不同，它把一個任務(wù)延遲，并將其交給內(nèi)核線程去完成，且此任務(wù)總是在進(jìn)程上下文中執(zhí)行。這樣，通過工作隊列執(zhí)行的代碼能夠占盡進(jìn)程上下文的優(yōu)勢，最重要的是，工作隊列允許重新調(diào)度和阻塞。如果延遲執(zhí)行的任務(wù)需要阻塞、需要獲取信號量或需要獲得大量的主存空間，那么可以選擇工作隊列，否則就使用tasklet或softirq。Softriq,迄今，Linux沿用最早的HB思想，但在此機制上實

12、現(xiàn)了龐大和復(fù)雜的軟中斷子系統(tǒng)softriq,它既是一種軟中斷機制，又是一個框架，包括tasklet及為網(wǎng)絡(luò)操作專門設(shè)計的軟中斷。Tasklet允許動態(tài)注冊，但softriq在編譯時靜態(tài)定義。33.進(jìn)程有哪些主要屬性，試解釋之。（1）結(jié)構(gòu)性進(jìn)程包含數(shù)據(jù)集合和運行于其上的程序，它至少有程序塊、數(shù)據(jù)塊和進(jìn)程控制塊等要素組成。（2）共享性同一程序同時運行于不同的數(shù)據(jù)集合上時，將構(gòu)成不同的進(jìn)程，即多個進(jìn)程可以執(zhí)行相同的程序，所以進(jìn)程和程序不是一一對應(yīng)的。共享性還表現(xiàn)在進(jìn)程之間可以共享某些公用變量，通過引用公用變量就能夠交換信號，從而進(jìn)程的運行環(huán)境不再是封閉的。（3）動態(tài)性進(jìn)程是程序在數(shù)據(jù)集合上的一次執(zhí)行

13、過程，是動態(tài)的概念，同時，進(jìn)程有生命周期，由創(chuàng)建而產(chǎn)生、由調(diào)度而執(zhí)行、由事件而等待、由撤銷而消亡；而程序是一組有序指令所組成的序列，是靜態(tài)的概念，所以程序作為一種系統(tǒng)資源是永久存在的。（4）獨立性進(jìn)程是系統(tǒng)中資源分配、保護(hù)和調(diào)度的基本單位，說明它具有獨立性，凡是未建立進(jìn)程的程序，都不能作為獨立單位參與調(diào)度和運行。此外每個進(jìn)程都可以有各自獨立的、不可預(yù)知的速度在處理器上推進(jìn)，即按照異步方式執(zhí)行，這也表現(xiàn)出進(jìn)程的獨立性。（5）制約性并發(fā)進(jìn)程之間存在著制約關(guān)系，造成進(jìn)程執(zhí)行速度的不可預(yù)測性，必須對進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行次序、相對執(zhí)行速度加以協(xié)調(diào)。（6）并發(fā)性進(jìn)程的執(zhí)行可以在時間上有所重疊，在單處理器系統(tǒng)中可

14、并發(fā)執(zhí)行，在多處理器系統(tǒng)中可并發(fā)執(zhí)行。對于單處理器系統(tǒng)而言，m個進(jìn)程輪流占用處理器并發(fā)地執(zhí)行。35.五態(tài)模型的進(jìn)程中，新建態(tài)和終止態(tài)的主要作用是什么？新建態(tài)的引用對于進(jìn)程管理非常有用，新建態(tài)對應(yīng)于進(jìn)程被處理時的狀態(tài)，進(jìn)程尚未進(jìn)入就緒隊列，創(chuàng)建進(jìn)程要通過兩個步驟：首先，為新進(jìn)程分配所需資源，建立必要的管理信息；然后，設(shè)置此進(jìn)程為就緒態(tài)，等待被調(diào)度執(zhí)行。終止態(tài)是指進(jìn)程完成任務(wù)，到達(dá)正常結(jié)束點，或因出現(xiàn)無法到達(dá)的錯誤而異常終止，或被操作系統(tǒng)及又終止權(quán)的進(jìn)程所終止時所處的狀態(tài)。處于終止?fàn)顟B(tài)的進(jìn)程不再被調(diào)度執(zhí)行，下一步將被系統(tǒng)撤銷，最終從系統(tǒng)中消失。類似的，進(jìn)程終止也要通過兩個步驟實現(xiàn)：首先，等待操作系

15、統(tǒng)或相關(guān)進(jìn)程進(jìn)行善后處理，然后，回收被占用的資源并由系統(tǒng)刪除進(jìn)程。37.多數(shù)時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度使用使用固定大小的時間片，請給出：（1）選擇小時間片的理由。（2）選擇大時間片的理由。時間片長短的確定遵循這樣的原則：既要保證系統(tǒng)中各個用戶進(jìn)程及時地得到響應(yīng)，又不要由于時間片太短而增加調(diào)度的開銷，降低系統(tǒng)的效率。（1） 選擇小時間片的理由是：使輪轉(zhuǎn)的總時間減少，是用戶進(jìn)程盡快得到應(yīng)答。（2） 選擇大時間片的理由是：減少進(jìn)程調(diào)度次數(shù)，提高系統(tǒng)效率。39什么情況下會產(chǎn)生掛起等待態(tài)和掛起就緒態(tài)？試舉例說明。掛起就緒態(tài)表明進(jìn)程具備運行條件，但目前在輔助存儲器中，只有當(dāng)進(jìn)程被換到主存時才能調(diào)度執(zhí)行；掛起等待態(tài)則表

16、明進(jìn)程正在等待某一事件發(fā)生且進(jìn)程在輔助存儲器中。掛起進(jìn)程等同于不在主存的進(jìn)程，因此，掛起進(jìn)程不會參與低級調(diào)度直到它們被對換進(jìn)主存。掛起進(jìn)程具有以下特征：此進(jìn)程不能立即執(zhí)行；此進(jìn)程可能會等待某事件發(fā)生，所等待的事件獨立于掛起事件，時間結(jié)束并不能導(dǎo)致進(jìn)程具備可執(zhí)行條件；此進(jìn)程進(jìn)入掛起狀態(tài)是由于操作系統(tǒng)、父進(jìn)程或進(jìn)程自身阻止其運行；進(jìn)程掛起狀態(tài)的結(jié)束命令只能通過操作系統(tǒng)或父進(jìn)程發(fā)出。41 每個進(jìn)程有且僅有一個進(jìn)程控制塊，或成進(jìn)程描述符，它是進(jìn)城存在的唯一標(biāo)識，是操作系統(tǒng)用來記錄和刻畫進(jìn)程狀態(tài)及有關(guān)信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是進(jìn)程動態(tài)特征的一種匯集，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)。進(jìn)程控

17、制塊包括進(jìn)程執(zhí)行時的情況以及進(jìn)程讓出處理器之后所處的狀態(tài)、斷點等信息，一般來說包括三類信息，標(biāo)識信息、現(xiàn)場信息和控制信息。43 線性方式、鏈接方式、索引方式45 進(jìn)程上下文實際上是進(jìn)程執(zhí)行活動全過程的靜態(tài)描述。我們把已執(zhí)行過的進(jìn)程指令和數(shù)據(jù)在相關(guān)寄存器與堆棧中的內(nèi)容稱為上文，把正在執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)在寄存器和堆棧中的內(nèi)容稱為正文，把待執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)在寄存器與堆棧中的內(nèi)容稱為下文。具體的說，進(jìn)程上下文包括計算機系統(tǒng)中與執(zhí)行該進(jìn)程有關(guān)的各種寄存器（例如通用寄存器，程序計數(shù)器PC，程序狀態(tài)字寄存器PS等）的值，程序段在經(jīng)過編譯過后形成的機器指令代碼集，數(shù)據(jù)集及各種堆棧值PCB結(jié)構(gòu)。47 當(dāng)發(fā)生中斷或

18、系統(tǒng)調(diào)用時，暫停正在運行的進(jìn)程，把處理器狀態(tài)從用戶態(tài)切換到核心態(tài)，執(zhí)行操作系統(tǒng)服務(wù)程序，這就是一次模式切換。 模式切換不同于進(jìn)程切換，它不一定會引起進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，在大多數(shù)情況下，也不一定引起進(jìn)程切換，在完成系統(tǒng)調(diào)用服務(wù)或中斷處理之后，可通過逆向模式切換來恢復(fù)被中斷進(jìn)程的運行。49 進(jìn)程運行結(jié)束：進(jìn)程執(zhí)行非法指令：進(jìn)程在用戶態(tài)執(zhí)行特權(quán)指令：進(jìn)程的運行時間超過所分配的最大時間配額：進(jìn)程的等待時間超過所設(shè)定的最長等待時間：進(jìn)程所申請的主存空間超過系統(tǒng)所能提供的最大容量：越界錯誤：對共享主存區(qū)的非法使用：算數(shù)錯誤：I/O操作故障：操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)：父進(jìn)程撤銷其子進(jìn)程：父進(jìn)程撤銷，其所有子進(jìn)程被撤

19、銷：操作系統(tǒng)終止，等等。 61列舉與線程狀態(tài)變化有關(guān)的線程操作線程的狀態(tài)有運行，就緒和等待三態(tài)。他的狀態(tài)轉(zhuǎn)換與進(jìn)程類似。當(dāng)該進(jìn)程被操作系統(tǒng)選中后，獲得CPU，此時線程就會由就緒態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\行態(tài)；當(dāng)處于運行狀態(tài)的線程在執(zhí)行過程中要求系統(tǒng)服務(wù)或有另一個處于就緒態(tài)的線程，此時線程就會由運行態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈却龖B(tài)；當(dāng)被等待事件完成，此時線程就會由等待態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w態(tài)。63試述并發(fā)多線程程序設(shè)計的主要優(yōu)點及其應(yīng)用多線程程序設(shè)計的主要優(yōu)點是提高系統(tǒng)性能，具體體現(xiàn)在：快速線程切換，節(jié)省主存空間，減少管理開銷，通信易于實現(xiàn)，并發(fā)程度提高。多線程技術(shù)應(yīng)用包括：前臺和后臺工作，客戶服務(wù)器應(yīng)用模式，任務(wù)異步處理，用戶界面設(shè)計等

20、。65試述Linux的進(jìn)程和線程Linux認(rèn)為線程就是共享地址空間及其他資源的進(jìn)程，有一套在用戶模式下運行的線程庫pthread；同時Linux支持內(nèi)核線程，這類線程周期性地被喚醒和調(diào)用，可以被調(diào)度或搶占，主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)后臺操作。Linux系統(tǒng)啟動時，最先產(chǎn)生idle進(jìn)程，此進(jìn)程會創(chuàng)建一個內(nèi)核線程來執(zhí)行初始化工作，結(jié)果是處理器的運行模式由核心態(tài)切換至用戶態(tài)。內(nèi)核線程演變成用戶進(jìn)程init，一切用戶進(jìn)程都是他的后代進(jìn)程。創(chuàng)建每個進(jìn)程時，要為其創(chuàng)建新的進(jìn)程描述符結(jié)構(gòu)體。67試述Windows 2003中的進(jìn)程和線程概念Windows 2003中進(jìn)程是資源的容器，容納所分配到的各種資源。線程是可以

21、唄被內(nèi)核調(diào)度的執(zhí)行實體，他可以被中斷，使CPU轉(zhuǎn)向另一個線程執(zhí)行。77 解釋: (1) 作業(yè)周轉(zhuǎn)時間; (2) 作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間; (3) 響應(yīng)時間; (4) 吞吐率.答:(1) 作業(yè)周轉(zhuǎn)時間:批處理用戶從向系統(tǒng)提交作業(yè)開始,到作業(yè)完成為止的時間間隔稱為作業(yè)周轉(zhuǎn)時間.包括:作業(yè)在后備隊伍中等待的時間、相應(yīng)的進(jìn)程進(jìn)入主存之后在就緒隊列中等待的時間、進(jìn)程在CPU上執(zhí)行的時間和等待事件發(fā)生的時間。(2) 作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：如果作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時間為t，所需運行時間為T,則稱w=t/T為此作業(yè)的帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。(3) 響應(yīng)時間：從交互式進(jìn)程提交一個請求至得到響應(yīng)之間的時間間隔稱為響應(yīng)時間。包括：所輸入的請求

22、命令傳送到CPU的時間、CPU處理這一請求命令的時間和處理所形成的響應(yīng)回送到終端顯示器的時間。(4) 吞吐率：單位時間內(nèi)CPU處理作業(yè)的個數(shù)。79 什么是JCB？列舉其主要內(nèi)容和作用。答：JCB：Job Control Block 作業(yè)控制塊；為了有效地管理作業(yè)，必須像進(jìn)程管理那樣為進(jìn)入系統(tǒng)的每個作業(yè)建立一個作業(yè)控制塊，所有JCB組成作業(yè)表。JCB是在批處理進(jìn)入系統(tǒng)時由SPOOing和作業(yè)管理模塊建立的，它是批處理作業(yè)存在于系統(tǒng)的標(biāo)志，作業(yè)撤離時其JCB也被撤銷。81 試述作業(yè)、作業(yè)步、作業(yè)流的概念。答：作業(yè)是用戶提交給操作系統(tǒng)計算的一個獨立任務(wù)；作業(yè)步是作業(yè)必須經(jīng)過若干相對獨立且相互關(guān)聯(lián)的順

23、序加工步驟才能得到結(jié)果，每個加工步驟稱為作業(yè)步；作業(yè)流是若干批處理作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)并依次存放在磁盤上，在系統(tǒng)的控制下逐個取出執(zhí)行便形成的。83 在時間片輪轉(zhuǎn)低級調(diào)度算法中，根據(jù)哪些因素確定時間片的長短？答：確定時間片長度的因素有進(jìn)程數(shù)目、切換開銷、系統(tǒng)效率和響應(yīng)時間。93.試述linux2.4和linux2.6處理器調(diào)度算法 Linux2.4調(diào)度算法計算每個就緒隊列的進(jìn)程優(yōu)先級，對優(yōu)先級最高的進(jìn)程運行。Linux2.6調(diào)度算法采用O（1）調(diào)度程序，調(diào)度程序選擇優(yōu)先級活躍數(shù)組中第一個被設(shè)置的位，優(yōu)先級高的進(jìn)入就緒進(jìn)程隊列，然后，選擇此優(yōu)先級鏈表中的表頭進(jìn)程。內(nèi)核實現(xiàn)基于動態(tài)優(yōu)先級的調(diào)度算法，優(yōu)先級高

24、的先運行，低的后運行，相同的按輪轉(zhuǎn)運行。 95.證明：在非搶占式調(diào)度算法中，最短作業(yè)優(yōu)先算法具有最小的平均等待時間。反證：若不是最短作業(yè)優(yōu)先算法必有相鄰兩作業(yè)a、b，a的時間大于b的時間，交換a、b，則a的等待時間增加b，b的等待時間減少a，b小與a，與題設(shè)矛盾，故最短作業(yè)優(yōu)先算法具有最小的平均等待時間。97.在多級反饋隊列中，對不同的隊列分配大小不同的時間片值，其意義何在？較高優(yōu)先級分配較小的時間片值，較低優(yōu)先級分配較大的時間片值，可減少調(diào)度次數(shù)。能使優(yōu)先級高的得到響應(yīng)，使短作業(yè)快速完成。而且綜合了FCFS和短作業(yè)調(diào)度算法的優(yōu)點?？朔巳秉c。(5) 在操作系統(tǒng)中強調(diào)將機制與策略分離，請?zhí)岢鲆?/p>

25、種調(diào)度機制，允許父進(jìn)程控制其子進(jìn)程的調(diào)度策略。1.下列指令中哪些只能在核心態(tài)運行？(1)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：題中（1），（2）為非特權(quán)指令，（3),(4),(5),(6),(7)為特權(quán)指令。因為核心態(tài)可以執(zhí)行所有指令，而用戶態(tài)只能執(zhí)行非特權(quán)指令，所以只能在核心態(tài)運行的指令為（3），（4），（5），（6），（7）。3.并發(fā)進(jìn)程之間有什么樣的相互制約關(guān)系？下列日常生活中的活動是屬哪種制約關(guān)系：（1）踢足球；（2）吃自助餐；（3）圖書館借書；（4）電視機生產(chǎn)流水線工序。答：并發(fā)進(jìn)程之間

26、存在互斥和同步的相互制約關(guān)系。其中進(jìn)程互斥是指若干進(jìn)程因相互爭奪獨占型資源而產(chǎn)生的競爭制約關(guān)系；進(jìn)程同步是指為完成共同任務(wù)的并發(fā)進(jìn)程基于某個條件來協(xié)調(diào)其活動，因為需要在某些位置上排定執(zhí)行的先后次而等待、傳遞信號或消息所產(chǎn)生的協(xié)作制約關(guān)系。題中進(jìn)程（1）,（2），（3)為互斥制約關(guān)系；進(jìn)程（1）和（4），（2）和（4）,（3）和（4）為同步制約關(guān)系。5.若后備作業(yè)隊列中等待運行的同時有三個作業(yè)J1 、J2、J3 ，已知它們各自的運行時間為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:采樣SJF算法進(jìn)行作業(yè)調(diào)度，作業(yè)的調(diào)度順序為J1,J2，

27、J3則：平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間T1=1/3a+（a+b)+（a+b+c)=1/3(3a+2b+c)若不采用SJF算法進(jìn)行作業(yè)調(diào)度，假設(shè)作業(yè)調(diào)度順序為J2，J1，J3則：平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間T2=1/3b+(a+b)+(b+a+c)=1/3(3b+2a+c)T1-T2=1/3(a-b)<0所以采用最短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度能獲得最小平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。二、應(yīng)用題7.1)采用先來先服務(wù)的調(diào)度算法調(diào)度算法為：job1 job2 job3 job4 job5平均周轉(zhuǎn)時間為：（10+11+13+14+19）/ 5 = 13.5平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間為：（10/10+11/1+13/2+14/1+19/5)/5=7.26

28、10s 11s 13s 14s 19 JOBS Job1 1 Job2 2 Job33 Job4 4 5 job5 TIMES 2) 采用時間片輪轉(zhuǎn)算法我們設(shè)時間片為1，調(diào)度的順序為：job1 job2 job3 job4 job5, job1 job3 job5, job1 job5, job1 job5, job1 job5, jib1, job1, job1, job1, job1。平均周轉(zhuǎn)時間為：（19+2+7+4+14) / 5 = 9.2平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間為：（19/10+2/1+7/2+4/1+14/5) / 5 =2.85 1s JOBS 1 job1 2 job2 3 job3

29、 4 job4 5 job5 TIMES 3） 采用優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法:調(diào)度算法為：job2 job5 job3 job1 job4平均周轉(zhuǎn)時間為：（18+1+8+19+6) / 5=10.4平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間為:（18/10+1/1+8/2+19/1+6/5) / 5=5.6 job2 job5 job1 job3 JOBS TIMES4) 時間最短法調(diào)度算法為：job2 job4 job3 job5 job1 平均周轉(zhuǎn)時間為：(19+1+4+2+9) / 5 =5平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間為：(19/10+1/1+4/2+2/1+9/5) / 5=1.74 job2job4 job3 job5 job1

30、JOBS TIMES 9.(6) 當(dāng)Q=的利用率為（）2.當(dāng)Q>TCPU的利用率為=（）3.當(dāng)S<Q<TCPU的利用率為=Q/(Q+S)4. 當(dāng)Q=SCPU的利用率為=50%5. 當(dāng)6. Q接近0CPU的利用率為=015. 有5個批處理作業(yè)AE均已到達(dá)計算中心，其運行時間分別是2min、4min、6min、8min和10min;各自的優(yōu)先級分別規(guī)定為1、2、3、4和5，其中5是最高級。對于時間片輪轉(zhuǎn)算法、優(yōu)先數(shù)法、短作業(yè)優(yōu)先算法、先來先服務(wù)調(diào)度算法（按照作業(yè)到達(dá)次序C、D、B、E、A），在忽略進(jìn)程切換時間的前提下，計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。（對于時間片輪轉(zhuǎn)算法，每個作業(yè)獲得相同

31、的2min長的時間片；對于其他算法采用單道運行方式，直到結(jié)束。）解：（1）FCFS調(diào)度算法執(zhí)行次序 執(zhí)行時間 等待時間 周轉(zhuǎn)時間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 C 6 0 6 1 D 8 6 14 1.75 B 4 14 18 4.5 E 10 18 28 2.8 A 2 28 30 15作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間 T=（6+14+18+28+30）/5=19.2作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 W=（1+1.75+4.5+2.8+15）/5=5.016. 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 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 E 10 0 10 1 C 8 10 18 2.25 D 6 18 24 4.5 B 4 24 28 7

32、A 2 28 30 15作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間 T=（10+18+24+28+30）/5=22作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 W=（1+2.25+4+7+15）/5=5.85 (3)時間片輪轉(zhuǎn)法執(zhí)行次序 執(zhí)行時間 等待時間 周轉(zhuǎn)時間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 A 2 0 2 1 B 4 8 12 3 C 6 14 20 3.33 D 8 18 26 3.25 E 10 20 30 3作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間 T=（2+12+20+26+30）/5=18作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 W=（1+3+3.33+3.25+3）/5=2.71按次序ABCDEBCDECCDEDEE輪轉(zhuǎn)執(zhí)行。（4） SJF調(diào)度算法執(zhí)行次序 執(zhí)行時間 等待時間 周轉(zhuǎn)時

33、間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 A 2 0 2 1 B 4 2 6 1.5 C 6 6 12 2 D 8 12 20 2.5 E 10 20 30 3作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間 T=（2+6+12+20+30）/5=14作業(yè)平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 W=（1+1.5+2+2.5+3）/5=2（1） 假定一個處理器正在執(zhí)行兩道作業(yè)，其中一道作業(yè)以計算為主，另一道作業(yè)以I/O操作為主，將怎樣賦予其占有處理器的優(yōu)先級？為什么？答:計算機處理器調(diào)度算法會考慮以下幾個因素:作業(yè)響應(yīng)時間要求:讓CPU盡量和外圍設(shè)備并行工作;限制一個計算機進(jìn)程時間霸占處理器,所以I/O為主作業(yè)優(yōu)先級高.（2）假定一個處理器正在執(zhí)行3道作業(yè)，第一道作業(yè)以計

34、算為主，第二道作業(yè)以I/O操作為主，第三道作業(yè)為計算與I/O操作均勻。應(yīng)該如何賦予其占有處理器的優(yōu)先級，使得系統(tǒng)效率較高.答: 計算機處理器調(diào)度算法會考慮以下幾個因素:作業(yè)響應(yīng)時間要求:讓CPU盡量和外圍設(shè)備并行工作;限制一個計算機進(jìn)程時間霸占處理器,所以I/O為主作業(yè)優(yōu)先級最高,I/O均勻的作業(yè)其次,以及計算為主作業(yè)的優(yōu)先級最低.第十五題：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)度算法和最高響應(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： 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 12310 : 0010 : 1010 : 252 : 001 : 0

35、00 : 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 =解：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 12310 : 0010 : 1010 : 252 : 001 : 000 : 251012120112131702.831313:251806.8平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間=156平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W =3.68HRRF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 12310 : 0010 : 1010 : 252 : 001 : 000 : 251012120113:25131953.25

36、1213:251204.8平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間=145平均作業(yè)帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間W =3.02第17題 如果在限制為兩道的多道程序系統(tǒng)中。有4道作業(yè)進(jìn)入程序，其進(jìn)去時間，估計運行時間如下表，系統(tǒng)用SJF和SRTF調(diào)度填充下表格：解：SIF：SRTF：第19題： 在單刀處理器多道分時系統(tǒng)中，有3道作業(yè)依次提交，其提交時間，運行時間分別為下表：如果已知下列情況：（1） 沒到作業(yè)的I/O等待時間占各自總運行時間一半。（2） 分時運行兩道作業(yè)，CPU將有20%的時間空閑。（3） 除了CPU，系統(tǒng)有走狗的資源供作業(yè)使用。試計算各個作業(yè)結(jié)束時間。解：所以，JOB1 結(jié)束8:54 。 JOB2結(jié)束9:15。 JOB3

37、結(jié)束9:49。21.有一個具有3道作業(yè)的多道批處理系統(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)到達(dá)時間估計運行時間/min優(yōu)先數(shù)A10:00405B10:20303C10:30604D10:50206E11:00204F11:10104平均周轉(zhuǎn)時間=(160+30+80+130+80+50)/6=530/6=265/3=89答：作業(yè)開始時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間A10:0012:40160B10:2010:5030C10:3011:5080D10:5013:00130E12:0012:

38、2080F11:5012:0050平均周轉(zhuǎn)時間=(160+30+80+130+80+50)/6=530/6=265/3=8923：有5個作業(yè)依次進(jìn)入系統(tǒng)，其提交時間，運行時間，作業(yè)長度分別列于下表。設(shè)主存容量為100KB，采用可變分區(qū)主存管理，且作業(yè)在主存儲器中不能移動。作業(yè)調(diào)度采用先來先服務(wù)算法，作業(yè)所對應(yīng)的進(jìn)程調(diào)度采用主存中的就緒進(jìn)程平分CPU的時間的方式，不計作業(yè)對換及其他系統(tǒng)開銷。試求個作業(yè)（進(jìn)程）的開始執(zhí)行時間，完成時間，周轉(zhuǎn)時間。作業(yè)提交時間運行時間作業(yè)長度/KB開始執(zhí)行時間完成時間作業(yè)周轉(zhuǎn)時間/minJob110:00251510:0010:3030Job210:20306010

39、:2011:1050Job310:20254011:1011:4585Job410:30152010:3011:0030Job510:35103011:1011:305525.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)時間估計運行時間/min優(yōu)先數(shù)A10:00405B10:20303C10:30504D10:50206(1)列出所有作業(yè)進(jìn)入主存的時間及結(jié)束時間。(2)計算作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。答：(1)作業(yè)進(jìn)入主存時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間A10:00

40、11:1070B10:2010:5030C11:1012:0090D10:5012:2090(2)平均周轉(zhuǎn)時間 （90+90+70+30）/4=70 (min)27.某多道程序系統(tǒng)供用戶使用的主存空間為100KB，磁帶機2臺，打印機1臺。采用可變分區(qū)主存管理，采用靜態(tài)方式分配外部設(shè)備，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)入輸入井時間運行時間/min主存需求量/KB磁帶機需求/臺打印機需求/臺18:0025151128:2010300138:2020601048:3020201058:35151011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)移動已在主存中的作業(yè)，主存

41、中的各作業(yè)平分CPU時間?，F(xiàn)求：(1)作業(yè)調(diào)度的先后次序；(2)全部作業(yè)運行結(jié)束的時間；(3)作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間；(4)最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。答：作業(yè)開始時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間18:008:303029:009:155538:209:004048:309:104059:159:3055平均周轉(zhuǎn)時間/min(30+55+40+40+55)/5=44(1)作業(yè)調(diào)度的次序:1, 3, 4, 2, 5；(2)全部作業(yè)運行結(jié)束的時間：9:30；(3)作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間：44min；(4)最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時間為作業(yè)2和作業(yè)5：55min。27:某多道程序設(shè)計系統(tǒng)供用戶使用的主存為100KB，磁帶機2臺，打印機1 臺。采

42、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)I/O時間?，F(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/min主存需求量/KB磁帶機需求/臺打印機需求/臺18:0025151128:2010300138:2020601048:3020201058:35151011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)移動已在主存中的作業(yè)，主存中的各作業(yè)平分CPU時間?，F(xiàn)求：（1） （1）作業(yè)調(diào)度的先后次序；（2） （2）全部作業(yè)運行結(jié)束的時間；（3） （3）作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間；（4） （4）最大作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。答：作業(yè)開始時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間18:008:303029:009:155538:209:004048:309:104059:159:3055平均周轉(zhuǎn)時間/min(30+55+40+40+55)/5=448:00 8:20 8:30 9:00 10 15 9:30 時間/min12 3時間片輪轉(zhuǎn) 4 獨占CPU 5作業(yè)號(1) 作業(yè)調(diào)度選擇的作業(yè)次序為：作業(yè)1 、作業(yè)3 、作業(yè)4 、作業(yè)2 和作業(yè)5 . (2) 全部作業(yè)運行結(jié)束的時間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