操作系統(tǒng)解答題練習(xí)

1、問(wèn)答題練習(xí)1、（3分）請(qǐng)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(qǐng)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(qǐng)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。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A010001001000B110101111110100C2100111211209109D311001019897平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=129.252、（3分）處理機(jī)

2、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(lái)度量。請(qǐng)說(shuō)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(lái)度量算法的優(yōu)劣。但后者考慮作業(yè)的等待時(shí)間對(duì)于作業(yè)本身的服務(wù)時(shí)間的相對(duì)影響因素，因此當(dāng)作業(yè)的差異性很大時(shí)，評(píng)價(jià)更客觀些。3.在單道批處理系統(tǒng)中，下列三個(gè)作業(yè)采用先來(lái)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(qǐng)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：先來(lái)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/m

3、in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=156.67min平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=3.68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=3.02綜上所述，最高響應(yīng)比調(diào)度算法性能較好。4. 如果限制為兩道的多道程序

4、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，采用SRTF進(jìn)程調(diào)度算法，請(qǐng)?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)入系統(tǒng)時(shí)刻估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/min進(jìn)入內(nèi)存時(shí)刻開始運(yùn)行時(shí)刻結(jié)束運(yùn)行時(shí)刻周轉(zhuǎn)時(shí)間/min110:003010:0010:0011:0565210:052010:0510:0510:2520310:10510:2510:2510:3020410:201010:3010:3010:

5、4020平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=31.25min平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間W=2.35. 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(huì)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)刻剩余時(shí)間/min開始時(shí)間完成時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間/min18

6、:00608:00408:0010:3515528:20358:20308:209:559538:25208:25158:258:452048:30258:30259:009:255558:3558:4558:458:501568:40108:50108:509:0020平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T=60min6. 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(jí)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)A10:00405B10:20303C10:30604D10:50206E1

7、1:00204F11:10104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(wèn)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)品消費(fèi)，不允許

8、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(wèn)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(hào)量對(duì)生產(chǎn)者消費(fèi)者問(wèn)題的解答如下：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(hào)量mutex，初值1，記錄對(duì)緩沖池的互斥訪問(wèn) 設(shè)置信號(hào)量empty，初值n，記錄緩沖池中空緩沖區(qū)數(shù) 設(shè)置信號(hào)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

9、所示。請(qǐng)回答下面的問(wèn)題（1）、（1分）如果將生產(chǎn)者進(jìn)程中的兩個(gè)P操作語(yǔ)句（S2和S3）的執(zhí)行次序反過(guò)來(lái)，可能會(huì)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(yǔ)句（X1和X2）的執(zhí)行次序反過(guò)來(lái)，可能會(huì)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(wèn)一個(gè)打印機(jī)分配表，A進(jìn)程申請(qǐng)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(duì)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(guò)程。參考答案：設(shè)互斥信號(hào)量S

10、=1進(jìn)程A ： 進(jìn)程B： P(S); P(S);讀入打印機(jī)分配表； 修改打印機(jī)分配表；V（S）； V（S）； 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(lái)避免死鎖。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： （1）T0時(shí)刻是否為安全狀態(tài)？若是，請(qǐng)給出安全序列。 （2）若進(jìn)程P4請(qǐng)求資源（2，0，1），能否實(shí)現(xiàn)資源分配？為什么？ （3）在（2）的基礎(chǔ)上，若進(jìn)程P1請(qǐng)求資源（0，2，0），能否實(shí)現(xiàn)資源分配？參考答案：（1）T0時(shí)刻為安全狀態(tài)。其中的一個(gè)安全序列為（P4，P

11、5，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）（2）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：| Work | Need | Allocation | Work+Allocation| Finish | A B C | A B C | A B C| A B C P4 | 0 3 2 | 0 2 0 | 4 0 5 | 4 3 7 | TrueP5 | 4 3 7 | 1 1 0 | 3 1 4 | 7 4 11 | TrueP1 | 7 4 11| 3

12、4 7 | 2 1 2 | 9 5 13 | TrueP2 | 9 5 13 | 1 3 4 | 4 0 2 | 13 5 15 | TrueP3 | 13 5 15| 0 0 6 | 4 0 5| 17 5 20| True（3） 進(jìn)程P1再請(qǐng)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。應(yīng)用銀行家算法回答下列問(wèn)題：（1）填寫Need矩陣的內(nèi)容（2）系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（3）如果進(jìn)程P1發(fā)出請(qǐng)求（0，4，2，0），這個(gè)請(qǐng)求能否被滿足？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| Allocation | Ma

13、x| Available | A B C D | A B C D | A B C D | A B C D P0 | 0 0 0 0 | 0 0 1 2 | 0 0 1 2 | 1 5 2 0P1 | 0 7 5 0 | 1 0 0 0 | 1 7 5 0 |P2 | 1 0 0 2 | 1 3 5 4 | 2 3 5 6 |P3 | 0 0 2 0 | 0 6 3 2 | 0 6 5 2 |P4 | 0 6 4 6 | 0 0 1 4 | 0 6 5 6 |（2）利用安全性算法，列出下表：進(jìn)程 | Work | Need | Allocation| Work+Allocation| Finis

14、h | A B C D| A B C D | A B C D| A B C D| P0 | 1 5 2 0 | 0 0 0 0| 0 0 1 2| 1 5 3 2| trueP1 | 1 5 3 2| 1 0 0 2| 1 7 5 0| 2 12 8 2| trueP2 | 2 12 8 2 | 0 0 2 0| 0 6 3 2| 2 18 11 4| trueP3 | 2 18 11 4 | 0 6 4 6| 0 0 1 4| 2 18 12 8| trueP4 | 2 18 12 8 | 0 7 5 0| 1 0 0 0| 3 18 12 8 | true存在安全序列 （P0,P2,P3,

15、P4,P1）系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。（3）進(jìn)程P1發(fā)出請(qǐng)求（0，4，2，0），可進(jìn)行分配，結(jié)果得到如下表：進(jìn)程 | Need| Allocation| Max | Available | A B C D| A B C D| A B C D| A B C D P0 | 0 0 0 0| 0 0 1 2 | 0 0 1 2 | 1 1 0 0P1 | 0 3 3 0| 1 4 2 0| 1 7 5 0 | P2 | 1 0 0 2 | 1 3 5 4| 2 3 5 6 |P3 | 0 0 2 0 | 0 6 3 2| 0 6 5 2 |P4 | 0 6 4 6| 0 0 1 4| 0 6 5 6 |用安

16、全性算法檢查，列出進(jìn)程 | Work | Need| Allocation | Work+Allocation| Finish | A B C D| A B C D| A B C D| A B C D| P0 | 1 1 0 0 | 0 0 0 0| 0 0 1 2| 1 1 1 2| trueP1 | 1 1 0 2 | 1 0 0 2| 1 7 5 0| 2 8 6 2| trueP2 | 2 8 6 2 | 0 0 2 0| 0 6 3 2| 2 14 9 4| trueP3 | 2 14 9 4 | 0 6 4 6| 0 0 1 4| 2 14 10 4| trueP4 | 2 14

17、10 8| 0 3 3 0| 1 4 2 0| 3 8 12 8| 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(hào) | 段基地址 | 段長(zhǎng)0 | 210 | 5001 | 2350 | 202 | 100 | 903 | 1350 | 5904 | 1938 | 95試求分段地址(3, 500)所對(duì)應(yīng)的物理地址？ 參考答案：18502、（1分）在分頁(yè)式存儲(chǔ)管理中，快表被用來(lái)提高訪問(wèn)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(wèn)內(nèi)存一次需要100ns，如果采用二級(jí)頁(yè)表結(jié)構(gòu)，而快表的命中率是60%，問(wèn)對(duì)于內(nèi)存數(shù)據(jù)的平

18、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(yè)管理系統(tǒng)，管理總共16個(gè)存儲(chǔ)塊，每個(gè)頁(yè)面大小為1024，問(wèn)物理地址至少應(yīng)有多少位？ 參考答案：16個(gè)存儲(chǔ)塊的塊號(hào)最多需要4位，每塊有1024個(gè)存儲(chǔ)單元，即所需的地址數(shù)需要10位，所以物理地址總長(zhǎng)為14位。5、（1分）設(shè)有一分頁(yè)管理系統(tǒng)，能夠管理的邏輯地址空間最多可有16個(gè)頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面大小為1024，問(wèn)邏輯地址至少應(yīng)有多少位？參考答案：頁(yè)號(hào)占4位，頁(yè)面占10位，邏輯地址至少要有14位。6、（1分）假定地址長(zhǎng)度為16位，頁(yè)面大小為1024。問(wèn)二進(jìn)制分頁(yè)地址(1000 10, 10

19、00 1000)的二進(jìn)制邏輯地址的表示 參考答案：1000 10100010007、（1分）假定地址長(zhǎng)度為16位，頁(yè)面大小為1024。問(wèn)二進(jìn)制邏輯地址(0001 0001 0001 0001)的二進(jìn)制分頁(yè)地址的表示 參考答案：0100 01000100018、（1分）在一個(gè)段式存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，其段表為： 段號(hào) 內(nèi)存起始地址 段長(zhǎng) 0 210 500 1 2350 20 2 100 90 3 1350 590 4 1938 95試求表中邏輯地址（0,430）（2,120）對(duì)應(yīng)的物理地址是什么？參考答案：邏輯地址（0，430）表示段號(hào)為2，即段首地址為210，對(duì)應(yīng)的物理地址為：210+430=64

20、0邏輯地址（2，120）因?yàn)槎蝺?nèi)地址120段長(zhǎng)90，所為該段為非法段，越界。10、（5分）請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)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(yè)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(qǐng)問(wèn)缺頁(yè)率是多少？ 參考答案：75%11、（5分）在一個(gè)請(qǐng)求分頁(yè)系統(tǒng)中，采用LRU頁(yè)面置換算法時(shí)，假如一個(gè)作業(yè)的頁(yè)面訪問(wèn)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(yè)面訪問(wèn)的過(guò)程，并計(jì)算訪問(wèn)中所發(fā)生的缺頁(yè)次數(shù)和缺

21、頁(yè)率？參考答案：產(chǎn)生缺頁(yè)次數(shù)8次，缺頁(yè)率為8/1266.7%12、（20分）對(duì)于如下的頁(yè)面訪問(wèn)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(wèn)：使用 FIFO 和LRU 置換算法產(chǎn)生的缺頁(yè)中斷次數(shù)和缺頁(yè)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(yè)面都產(chǎn)生一次缺頁(yè)中斷）參考答案：FIFO 淘汰算法： 頁(yè)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(yè)中斷（或稱缺頁(yè)次數(shù)、頁(yè)面故障）為 9 缺頁(yè)中斷率為75%；頁(yè)面123412512345塊11111555544塊2222211115塊333332222塊44444333缺缺缺缺缺缺