操作系統(tǒng)課后習(xí)題答案

1、1.什么是操作系統(tǒng)？其主要功能是什么？操作系統(tǒng)是控制和管理計算機系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源,有效組織多道程序運行的系統(tǒng)軟件(或程序集合),是用戶和計算機直接的程序接口.2.在某個計算機系統(tǒng)中，有一臺輸入機和一臺打印機，現(xiàn)有兩道程序投入運行，程序A、B同時運行，A略早于B。A的運行軌跡為：計算50ms、打印100ms、再計算50ms、打印100ms，結(jié)束。B的運行軌跡為：計算50ms、輸入80ms、再計算100ms，結(jié)束。試說明：（1）兩道程序運行時，CPU是否空閑等待？若是，在那段時間段等待？（2）程序A、B是否有等待CPU的情況？若有，指出發(fā)生等待的時刻。 0 50 100 150 200 2

2、50 300 50 100 50 100 50 100 20 100(1) cpu有空閑等待,在100ms150ms的時候.(2) 程序A沒有等待cpu,程序B發(fā)生等待的時間是180ms200ms.1.設(shè)公共汽車上，司機和售票員的活動如下： 司機的活動：啟動車輛；正常行車；到站停車。 售票員的活動：關(guān)車門；售票；開車門。在汽車不斷的到站、停車、行駛過程中，用信號量和P、V操作實現(xiàn)這兩個活動的同步關(guān)系。semaphore s1,s2;s1=0;s2=0;cobegin 司機();售票員();coend process 司機() while(true) P(s1) ; 啟動車輛; 正常行車; 到站

3、停車; V(s2); process 售票員() while(true) 關(guān)車門; V(s1); 售票; P(s2); 開車門; 上下乘客; 2.設(shè)有三個進程P、Q、R共享一個緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)一次只能存放一個數(shù)據(jù)，P進程負責(zé)循環(huán)地從磁帶機讀入數(shù)據(jù)并放入緩沖區(qū)，Q進程負責(zé)循環(huán)地從緩沖區(qū)取出P進程放入的數(shù)據(jù)進行加工處理，并把結(jié)果放入緩沖區(qū)，R進程負責(zé)循環(huán)地從緩沖區(qū)讀出Q進程放入的數(shù)據(jù)并在打印機上打印。請用信號量和P、V操作，寫出能夠正確執(zhí)行的程序。semaphore sp,sq,sr; int buf;sp=1;sq=0;sr=0; cobegin process P() while(true)

4、從磁帶讀入數(shù)據(jù); P(sp); Buf=data; V(sq); process Q() while(true) P(sq); data=buf; 加工data; buf=data; V(sr); process R() while(true) P(sr); data=buf; V(sp); 打印數(shù)據(jù); coend.3.簡述計數(shù)信號量的值與資源使用情況的關(guān)系。當計數(shù)信號量大于0時,表示可用資源的數(shù)量;當它的值小于0時,其絕對值表示等待使用該資源的進程個數(shù).1 假定某計算機系統(tǒng)有R1、R2兩類可再用資源（其中R1有兩個單位，R2有一個單位），它們被進程P1、P2所共享，且已知兩個進程均以下列順序

5、使用兩類資源： 申請R1申請R2申請R1釋放R1釋放R2釋放R1 試求出系統(tǒng)運行過程中可能到達的死鎖點，并畫出死鎖點的資源分配圖。進程P1占有一個R1,一個R2,進程P2占有一個R1.R1 P2P1R2進程P1占用一個R1,進程P2占有一個R1,一個R2R1 P2P1R22 系統(tǒng)有同類資源m個，被n個進程共享，問：當m>n和mn時，每個進程最多可以請求多少個這類資源，使系統(tǒng)一定不會發(fā)生死鎖？mn時，每個進程最多請求1個這類資源時不會死鎖；當m>n時，如果 m/n商為k,余數(shù)為t：若t為0，每個進程最多請求k個，若t不為0，每個進程最多請求k+1個，則系統(tǒng)不會發(fā)生死鎖。3 設(shè)當前的系

6、統(tǒng)狀態(tài)如下，此時Available=(1,1,2). 進程MaxAllocationR1R2R3R1R2R3P1322100P2613511P3314211P4422002 (1)、計算各個進程還需要的資源數(shù) （2）、系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？為什么？（3）、進程P2發(fā)出請求向量request2=(1,0,1)，系統(tǒng)能把資源分配給它嗎？ （4）、若在進程P2申請資源后，P1發(fā)出請求向量request1=(1,0,1)，系統(tǒng)能把資源分配給它嗎？ （5）、若在進程P1申請資源后，P3發(fā)出請求向量request3=(0,0,1)，系統(tǒng)能把資源分配給它嗎？(1)R1R2R3P1222P2102P3103P

7、4420(2)系統(tǒng)處于安全狀態(tài),存在安全序列:P2P1P3P4.(3)系統(tǒng)能把資源分配給它,存在安全序列:P2P1P3P4.request1=(1,0,1)<needavailable=(1,1,2)>request2假分配后 allocation=100112211002available=(1,1,2)-(1,0,1)=(0,1,1)need=222001103420(4)不能,因為資源不足.(5)不能,因為這樣做會讓系統(tǒng)處于不安全狀態(tài).1 有5個批處理作業(yè)AE均已到達計算中心，其運行時間分別為2min、4min、6min、8min、10min。若采用時間片輪轉(zhuǎn)算法，時間片為2

8、min，計算出平均作業(yè)周轉(zhuǎn)時間。作業(yè)執(zhí)行時間等待時間周轉(zhuǎn)時間A202B4812C61420D81826E1020302 若有如下表所示的4個作業(yè)進入系統(tǒng)，分別計算在FCFS、SJF、HRRF算法下平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。作業(yè)提交時間估計運行時間/min18:0012028:505039:001049:5020 FCFS(先來先服務(wù)法)作業(yè)到達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18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:0010:50120min2.439:0010min10:5011:00120min1249:5020min11:001

9、1:2090min4.5平均周轉(zhuǎn)時間 =112.5min,平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間=4.975 SJF(短作業(yè)優(yōu)先法)作業(yè)到達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18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:3011:20150min339:0010min10:0010:1070min749:5020min11:1010:3040min2平均周轉(zhuǎn)時間 =95min,平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間=3.25 HRRF(高響應(yīng)比優(yōu)先法)作業(yè)到達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18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:10

10、11:00130min2.0639:0010min10:0010:1070min749:5020min11:0011:2090min4.5平均周轉(zhuǎn)時間 =102.5min,平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間=3.7753 多道批處理系統(tǒng)中有一臺處理器和兩臺外部設(shè)備（I1和I2），用戶存儲空間為100MB。已知系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度及進程調(diào)度采用可搶占的高優(yōu)先級調(diào)度算法(優(yōu)先數(shù)越大優(yōu)先級別越高)，主存采用不可移動的可變分區(qū)分配策略，設(shè)備分配遵循動態(tài)分配原則?，F(xiàn)有4個作業(yè)同時提交給系統(tǒng)，如下表所示。求作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間。作業(yè)名優(yōu)先數(shù)運行時間及順序/min主存需求/MBA7CPU:1 I1:2 I2:250B3CPU:3 I

11、1:110C9CPU:2 I1:3 CPU:260D4CPU:4 I1:120如下圖 2 3 2 1 1 1 2 2 3 1故有作業(yè)周轉(zhuǎn)時間/minA12B13C7D111.在動態(tài)分區(qū)存儲管理下，按地址排列的主存空閑區(qū)為：10KB,4KB,20KB,18KB,7KB,9KB,12KB,15KB。對于下列連續(xù)存儲區(qū)的請求: (1)12KB,10KB,9KB; (2)12KB,10KB,15KB,18KB。試問：使用最先適應(yīng)算法、最佳適應(yīng)算法、循環(huán)適應(yīng)算法，哪個空閑區(qū)將被使用？(1)最先適應(yīng)算法:314最佳適應(yīng)算法:716循環(huán)適應(yīng)算法346(2)最先適應(yīng)算法:314最佳適應(yīng)算法:7184循環(huán)適應(yīng)算

12、法:3482.一個32位計算機系統(tǒng)使用二級頁表，虛地址被分為9位頂級頁表、11位二級頁表和頁內(nèi)偏移。試問：頁面長度是多少？虛地址空間共有多少個頁面？頁面長度為4KB,虛地址空間共有220個頁面3.某計算機系統(tǒng)提供24位虛存空間，主存空間為218Byte，采用請求分頁虛擬存儲管理，頁面尺寸為1KB。假定應(yīng)用程序產(chǎn)生虛擬地址11123456（八進制），而此頁面分得的塊號為100（八進制），說明此系統(tǒng)如何產(chǎn)生相應(yīng)的物理地址并寫出物理地址。虛擬地址 (11123456)8=(001001001010011100101110)2其中前面為頁號,而后十位為位移:(001001001010011100101

13、)2,由于主存大小為218Byte,頁面尺寸大小為1KB,故主存有256塊.所以物理地址為(100)8與位移(1100101110)2并接,得八進制物理地址 (0010000001100101110)2=(201456)84.某分段管理采用如下段表：段號段長內(nèi)存起始地址0380951205252105330036608604501800將虛地址（0，260）、（2，200）、（4，42）轉(zhuǎn)換為物理地址。（0，260）的物理地址為: 260+95=355（2，200）的物理地址為: 200>105,故越界（4，42）的物理地址為: 1800+42=18425.一個有快表的頁式虛擬存儲系統(tǒng)，

14、設(shè)主存訪問周期為1s ，內(nèi)外存?zhèn)魉鸵粋€頁面的平均時間為5ms。如果快表的命中率為75%，缺頁中斷率為10%，忽略快表的訪問時間，試求主存的有效存取時間。有效存取時間T=1×75%+2×15%+(5000+2)×10%=501.25s6.設(shè)程序大小為460個字，考慮如下訪問序列： 55，20，108，180，79，310，170，255，246，433，458，369（1）設(shè)頁面大小為100個字，試給出訪問序列頁面走向。（2）假設(shè)程序可用主存為200字，采用FIFO,LRU,OPT淘汰算法，求出缺頁中斷率。（1）0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3（2）F

15、IFO算法如下頁面走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺頁率為 6÷12=50%LRU算法如下頁面走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺頁率為 7÷1258.3%OPT算法如下頁面走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺頁率為 5÷1241.7%1.若兩個用戶共享一個文件系統(tǒng)，用戶甲使用文件A、B、C、D、E，用戶乙要使用文件A、D、E、F。已知用戶甲的文件A與用戶乙的文件A實際不是同一個文件，用戶甲、乙的文件D和E是同一個文件。試設(shè)計一個文件系統(tǒng)組織方案，使得甲乙能共享此文件系統(tǒng)而又不致造成混亂。甲文件目錄ABCDE甲乙乙

16、文件目錄ADEF2.設(shè)有一個UNIX/LINUX文件，如果一個盤塊大小為1KB，每個盤塊號占用4Byte，那么，若進程欲訪問偏移量263168Byte處的數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過幾次間接尋址？邏輯塊號從0開始編號 263168÷1024=257 故該數(shù)據(jù)的邏輯塊號為257，偏移為0 1024÷4=256 故一個盤塊可存放256個索引項 unix/linu文件系統(tǒng)中，前10塊為直接尋址，一次間接尋址256塊， 257<10+256 故需要一次間接尋址，就可讀出該數(shù)據(jù). 如果要求讀入從文件首到263168Byte處的數(shù)據(jù)（包括這個數(shù)據(jù)），讀出過程：首先根據(jù)直接尋址讀出前10塊；讀出

17、一次間接索引指示的索引塊1塊；將索引下標從0247對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊全部讀入。即可。共讀盤塊數(shù)10+1+248=259塊3.某文件系統(tǒng)采用索引文件結(jié)構(gòu)，設(shè)文件索引表的每個表目占用3Byte，存放盤塊的塊號，盤塊的大小為512Byte。此文件系統(tǒng)采用直接、一次間接、二次間接、三次間接索引所能管理的最大磁盤空間是多少？在該文件系統(tǒng)中一個盤塊可以存放512÷3170個索引項,512Byte=0.5KB故直接尋址能管理的最大空間為：170×0.5KB =85KB 一次間接: 170×170×0.5KB=14450KB 二次間接: 170×170×1

18、70×0.5KB=2456500KB三次間接: 170×170×170×170×0.5KB=417605000KB4.設(shè)某文件為鏈接文件，由5個邏輯記錄組成，每個邏輯記錄的大小與磁盤塊大小相等，均為512Byte，并依次存放在50、121、75、80、63號磁盤塊上。如要訪問文件的第1569邏輯字節(jié)處的信息，要訪問哪一個磁盤塊？1569÷152=333 該字節(jié)對應(yīng)的邏輯塊號為3（從0開始編號），位于該塊偏移33處。因此訪問第80塊盤塊。 如果要讀入該字節(jié)，則需從鏈首開始，逐塊讀入，直到第80塊。所以總的讀盤塊次數(shù)為4次。1 磁盤有20

19、0個磁道，編號0199?，F(xiàn)有請求隊列：8，18，27，129，110，186，78，147，41，10，64，12。試用下面算法計算處理所有請求所移動的總柱面數(shù)。假設(shè)磁頭的當前位置在磁道100。(1) FCFS （2）SSTF （3）SCAN,磁頭當前正在按升序方向移動 （4）電梯算法，磁頭當前正在按升序方向移動。(1)|100-8|+|18-8|+|27-18|+|129-27|+|110-129|+|186-110|+|78-186|+|147-78|+|41-147|+|10-47|+|64-10|+|12-64|=728(2)|100-110|+|110-129|+|129-147|+|147-186|+|186-78|+|78-64|+|64-41|+|41-27|+|27-18|+|18-12|+|12-10|+|10-8|=264(3)|100-110|+|110-129|+|129-147|+|14