操作系統(tǒng)解答題練習(xí)

1、問答題練習(xí)1、（3分）請列出操作系統(tǒng)所具有的功能中的三個(gè)功能。參考答案：處理機(jī)管理，內(nèi)存管理，設(shè)備管理，文件管理，用戶界面2、（3分）請列出用戶界面的三個(gè)形式。參考答案：命令界面，程序界面和圖形界面1、設(shè)進(jìn)程的到達(dá)時(shí)間和完成進(jìn)程所需的運(yùn)行時(shí)間（服務(wù)時(shí)間）如上表所示。請用短進(jìn)程非搶占式調(diào)度算法計(jì)算各進(jìn)程的開始運(yùn)行時(shí)間、結(jié)束運(yùn)行時(shí)間，周轉(zhuǎn)時(shí)間、和等待時(shí)間，并計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。到達(dá)時(shí)間腫務(wù)時(shí)間開皓時(shí)間結(jié)東時(shí)間周拷時(shí)何等待時(shí)同III110C210031參考答案:進(jìn)程到達(dá)時(shí)間服務(wù)時(shí)間開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間等待時(shí)間A010001001000B110101111110100C210011121120910

2、9D311001019897平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=129252、（3分）處理機(jī)調(diào)度算法的效果可以用周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間來度量。請說明這兩者有什么異同？參考答案：兩者都是從作業(yè)提交到完成的時(shí)間來度量算法的優(yōu)劣。但后者考慮作業(yè)的等待時(shí)間對于作業(yè)本身的服務(wù)時(shí)間的相對影響因素，因此當(dāng)作業(yè)的差異性很大時(shí)，評價(jià)更客觀些。在單道批處理系統(tǒng)中，下列三個(gè)作業(yè)采用先來先服務(wù)的調(diào)度算法和最高響應(yīng)比優(yōu)先算法進(jìn)行調(diào)度，哪一種調(diào)度算法的性能較好？請完成下表。作業(yè)提交時(shí)刻運(yùn)行時(shí)刻開始時(shí)刻完成時(shí)刻周轉(zhuǎn)時(shí)間/min帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間110:002:00210:101:00310:250:25平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=參考答案：

3、先來先服務(wù)調(diào)度算法：作業(yè)提交時(shí)刻運(yùn)行時(shí)刻開始時(shí)刻完成時(shí)刻周轉(zhuǎn)時(shí)間/min帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間110:002:0010:0012:001201210:101:0012:0013:0017017/6310:250:2513:0013:2518036/5平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=15667min平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=368最高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法：作業(yè)提交時(shí)刻運(yùn)行時(shí)刻開始時(shí)刻完成時(shí)刻周轉(zhuǎn)時(shí)間/min帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間110:002:0010:0012:001201210:101:0012:2513:251953.25310:250:2512:0012:251204.8平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=145min平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=302綜上所

4、述，最高響應(yīng)比調(diào)度算法性能較好。如果限制為兩道的多道程序系統(tǒng)中，有4個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)，其進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)刻、估計(jì)運(yùn)行時(shí)間為下圖所示。系統(tǒng)采用SJF作業(yè)調(diào)度算法,米用SRTF進(jìn)程調(diào)度算法，請?zhí)畛湎旅姹砀?。作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)刻估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/min開始運(yùn)行時(shí)刻結(jié)束運(yùn)行時(shí)刻周轉(zhuǎn)時(shí)間/min110:0030210:0520310:105410:2010平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=參考答案：作業(yè)進(jìn)入系估計(jì)運(yùn)行進(jìn)入內(nèi)開始運(yùn)結(jié)束運(yùn)周轉(zhuǎn)時(shí)統(tǒng)時(shí)刻時(shí)間/min存時(shí)刻行時(shí)刻行時(shí)刻間/min110:003010:0010:0011:0565210:052010:0510:0510:2520310:10510:2510:25

5、10:3020410:201010:3010:3010:4020平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=31.25min平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=2.3有一個(gè)4道作業(yè)的操作系統(tǒng)，若在一段時(shí)間內(nèi)先后到達(dá)6個(gè)作業(yè)，其提交時(shí)刻和估計(jì)運(yùn)行時(shí)間為下表所示：作業(yè)提交時(shí)刻估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/min18:006028:203538:252048:302558:35568:4010系統(tǒng)采用剩余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(yùn)行時(shí)可被剩余時(shí)間更短的作業(yè)所搶占。（1）分別給出6個(gè)作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間序列，即開始執(zhí)行時(shí)間、作業(yè)完成時(shí)間、作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。（2）計(jì)算平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間。參考答案：作業(yè)提交時(shí)刻估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/min進(jìn)入內(nèi)存時(shí)刻剩

6、余時(shí)間/min開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間/min18:00608:0040&0010:351552&2035&2030&209:559538:25208:2515&25&45204&3025&30259:009:25555&355&455&45&50156&4010&5010&509:0020平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=60min有一個(gè)具有三道作業(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)，數(shù)越小則優(yōu)先級越高。作業(yè)到達(dá)時(shí)刻估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/min優(yōu)先數(shù)A10:00405B10:20303C10:30604D10:

7、50206E11:00204F11:10104試填充下表：作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)刻運(yùn)行結(jié)束時(shí)刻作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間/minABCDEF平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間T=參考答案：作業(yè)進(jìn)入內(nèi)存時(shí)刻開始運(yùn)行時(shí)刻運(yùn)行結(jié)束時(shí)刻作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間/minA10:0010:0012:40160B10:2010:2010:5030C10:3010:5011:5080D10:5012:4013:00130E12:0012:0012:2080F11:5011:5012:0050平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間T=88.3min1、（2分）生產(chǎn)者消費(fèi)者的互斥同步問題敘述如下：生產(chǎn)者生產(chǎn)產(chǎn)品，放入有n個(gè)緩沖區(qū)的緩沖池中，每個(gè)緩沖區(qū)只能放一個(gè)產(chǎn)品。消費(fèi)者從緩沖池中取產(chǎn)

8、品消費(fèi)，不允許從空緩沖區(qū)中取產(chǎn)品。有多個(gè)生產(chǎn)者進(jìn)程與多個(gè)消費(fèi)者進(jìn)程并發(fā)進(jìn)行，任何時(shí)刻只允許一個(gè)進(jìn)程訪問緩沖池。生產(chǎn)者進(jìn)程和消費(fèi)者進(jìn)程分別從緩沖池中的同一位置開始，順序循環(huán)地使用緩沖池，放產(chǎn)品或取產(chǎn)品。當(dāng)緩沖池的n個(gè)緩沖區(qū)都滿時(shí)，生產(chǎn)者進(jìn)程必須在緩沖池外等待。當(dāng)緩沖池的n個(gè)緩沖區(qū)都空時(shí)，消費(fèi)者進(jìn)程必須在緩沖池外等待。使用記錄型信號量對生產(chǎn)者消費(fèi)者問題的解答如下：50:S1：S2:S3:54:S5:56:循環(huán)X0:XI：X2：X3：X4：X5：X6設(shè)置整型量n,設(shè)定緩沖池（臨界資源）中的緩沖區(qū)總數(shù)設(shè)置互斥信號量mutex，初值1,記錄對緩沖池的互斥訪問設(shè)置信號量empty，初值n,記錄緩沖池中空緩

9、沖區(qū)數(shù)設(shè)置信號量full，初值0記錄緩沖池中滿緩沖區(qū)數(shù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的并發(fā)程序如上面的流程圖所示。請回答下面的問題（1）、（1分）如果將生產(chǎn)者進(jìn)程中的兩個(gè)P操作語句（S2和S3）的執(zhí)行次序反過來，可能會造成死鎖。試分析其原因，發(fā)生死鎖時(shí)緩沖池中的緩沖區(qū)有幾個(gè)是滿的？參考答案：n個(gè)（2）、（1分）如果將消費(fèi)者進(jìn)程中的兩個(gè)P操作語句（XI和X2）的執(zhí)行次序反過來，可能會造成死鎖。試分析其原因，發(fā)生死鎖時(shí)緩沖池中的緩沖區(qū)有幾個(gè)是滿的？參考答案：0個(gè)（或n個(gè)全是空的）2、（5分）設(shè)兩個(gè)進(jìn)程并發(fā)訪問一個(gè)打印機(jī)分配表，A進(jìn)程申請打印機(jī)，從打印機(jī)分配表讀入狀態(tài)字，進(jìn)程B向打印機(jī)分配表寫入狀態(tài)字。這兩個(gè)進(jìn)程對

10、打印機(jī)分配表的操作是互斥的，用P/V操作表示進(jìn)程A和B的操作過程。P(S)；讀入打印機(jī)分配表;V(S)；P(S)；修改打印機(jī)分配表V(S)；參考答案：設(shè)互斥信號量S=1進(jìn)程B：進(jìn)程A:1、(8分)設(shè)系統(tǒng)中有三種類型的資源(A,B，C)和五個(gè)進(jìn)程(P1,P2,P3,P4,P5),A資源的數(shù)量17，B資源的數(shù)量為5，C資源的數(shù)量為20。在T0時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)如表所示。系統(tǒng)采用銀行家算法來避免死鎖。進(jìn)程4最大資源需求量已分配資源量系統(tǒng)剩余資源數(shù)量&P1.2-,1j%P初嶺伽P齊*伽11.P4.*裁.PP5.*1*請回答下列問題:T0時(shí)刻是否為安全狀態(tài)？若是，請給出安全序列。若進(jìn)程P4請求資源(2,0,1

11、),能否實(shí)現(xiàn)資源分配？為什么？在(2)的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P1請求資源(0,2,0),能否實(shí)現(xiàn)資源分配?參考答案：T0時(shí)刻為安全狀態(tài)。其中的一個(gè)安全序列為(P4,P5,P3,P2,P1)(其他可能的安全序列有：(P4,P5,X，X，X)，(P4,P2,X，X，X)，(P4,P3,X，X，X)，(P5,X，X，X，X)可以為P4分配資源，因?yàn)榉峙浜蟮臓顟B(tài)還是安全的，其安全序列的分析如下表：IWorkINeedIAllocationIWork+AllocationIFinishIABCIABCIABCIABCP4I032I020I405I437ITrueP5I437I110I314I7411ITrue

12、P1I7411I347I212I9513ITrueP2I9513I134I402I13515ITrueP3I13515I006I405I17520ITrue(3)進(jìn)程P1再請求資源(0，2,0)，則不能為之分配資源。2、(15分)考慮一個(gè)系統(tǒng)在某個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)如表所示。進(jìn)程ABCD.-AB匚D.，MSKr-ABCAvailable.ABCD.PQ.e00120012.1520Pl#1000，y.1756也1354.2356.-P30632.-0652-P40014-065S-4應(yīng)用銀行家算法回答下列問題:填寫Need矩陣的內(nèi)容系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？如果進(jìn)程P1發(fā)出請求(0,4，2，0)，這個(gè)請求

13、能否被滿足?參考答案：(1)根據(jù)銀行家算法，可列出Need矩陣如下表:進(jìn)程|Need|AB|Allocation|CDMax|AB|AvailableCD|ABCD|ABCDP0|0000|0012|0012|1520P1|0750|1000|1750|P2|1002|1354|2356|P3|0020|0632|0652|P4|0646|0014|0656|2)利用安全性算法，列出下表：進(jìn)程P0P1P2P3P4Work|Need|Allocation|Work+Allocation|FinishABCD|ABCD|ABCD|ABCD|1520|0000|0012|1532|true1532|

14、1002|1750|21282|true21282|0020|0632|218114|true218114|0646|0014|218128|true218128|0750|1000|318128|true|Work+Allocation|FinishNeed|Allocation存在安全序列(P0,P2,P3f4,P1)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。進(jìn)程|Need|Allocation|Max|Available|ABCD|ABCD|ABCD|ABCDP0|0000|0012|0012|1100P1|0330|1420|1750|P2|1002|1354|2356|P3|0020|0632|0652|P

15、4|0646|0014|0656|(3)進(jìn)程P1發(fā)出請求(0,4,2,0)，可進(jìn)行分配，結(jié)果得到如下表:用安全性算法檢查，列出進(jìn)程|Work|ABCD|ABCD|ABCD|ABCD|P0|1100|0000|0012|1112|trueP1|1102|1002|1750|2862|trueP2|2862|0020|0632|21494|trueP3|21494|0646|0014|214104|trueP4|214108|0330|1420|38128|true存在安全系列(P0,P2,P3,P4,P1),因此可滿足需求，可分配所需要資源。1、(1分)給定段表如下：段號|段基地址|段長0|21

16、0|5001|2350|202|100|903|1350|5904|1938|95試求分段地址(3,500)所對應(yīng)的物理地址？參考答案：18502、（1分）在分頁式存儲管理中，快表被用來提高訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的存取速度。假定查找快表需要10ns,訪問內(nèi)存一次需要100ns，如果采用二級頁表結(jié)構(gòu)，而快表的命中率是60%，問對于內(nèi)存數(shù)據(jù)的平均存取時(shí)間是多少?參考答案：0.6*（10+100）+0.4*（10+300）=1904、（1分）設(shè)有一分頁管理系統(tǒng),管理總共16個(gè)存儲塊,每個(gè)頁面大小為1024,問物理地址至少應(yīng)有多少位？參考答案：16個(gè)存儲塊的塊號最多需要4位,每塊有1024個(gè)存儲單元,即所需

17、的地址數(shù)需要10位,所以物理地址總長為14位。5、（1分）設(shè)有一分頁管理系統(tǒng),能夠管理的邏輯地址空間最多可有16個(gè)頁面,每個(gè)頁面大小為1024,問邏輯地址至少應(yīng)有多少位？參考答案：頁號占4位,頁面占10位,邏輯地址至少要有14位。6、（1分）假定地址長度為16位,頁面大小為1024。問二進(jìn)制分頁地址（100010,10001000）的二進(jìn)制邏輯地址的表示參考答案：100010100010007、（1分）假定地址長度為16位，頁面大小為1024。問二進(jìn)制邏輯地址（0001000100010001）的二進(jìn)制分頁地址的表示參考答案：010001000100018、（1分）在一個(gè)段式存儲管理系統(tǒng)中，其

18、段表為：段號內(nèi)存起始地址段長02105001235020210090313505904193895試求表中邏輯地址（0,430）（2,120）對應(yīng)的物理地址是什么？參考答案：邏輯地址（0，430）表示段號為2，即段首地址為210，對應(yīng)的物理地址為：210+430=640邏輯地址（2，120）因?yàn)槎蝺?nèi)地址120段長90，所為該段為非法段，越界。10、（5分）請求分頁存儲管理中，假定系統(tǒng)為某進(jìn)程分配了3個(gè)物理塊，開始時(shí)3個(gè)物理塊都為空，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)的頁面走向?yàn)椋?,0,1,0,3,0,7,0,1,4,6,3,6,0,1,3,6,1,3,2。如果使用先進(jìn)先出置換算法，請問缺頁率是多少？參考答案：75%

19、11、（5分）在一個(gè)請求分頁系統(tǒng)中，采用LRU頁面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁面訪問順序?yàn)?，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5，當(dāng)分配給該作業(yè)的物理塊數(shù)M為4時(shí)，試寫出頁面訪問的過程，并計(jì)算訪問中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和缺頁率？參考答案：產(chǎn)生缺頁次數(shù)8次，缺頁率為8/1266.7%12、（20分）對于如下的頁面訪問序列：1，2，3，4，1，2，5，1，2，3，4，5當(dāng)內(nèi)存塊數(shù)量分別為3和4時(shí)，試問：使用FIFO和LRU置換算法產(chǎn)生的缺頁中斷次數(shù)和缺頁中斷率分別是多少？（所有內(nèi)存開始時(shí)都是空的，凡第一次用到的頁面都產(chǎn)生一次缺頁中斷）參考答案：FIFO淘汰算法貝面123412512345塊1111444555塊222211133塊33332224缺缺缺缺缺缺缺缺缺內(nèi)存塊為3時(shí)，缺頁中斷（或稱缺頁次數(shù)、頁面故障）為9缺頁中斷率為75%；貝面123412512345塊11111555544塊2222211115塊333332222塊444