操作系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用題與答案解析

1、大學(xué)期末考試應(yīng)用題1. 假定在單CPU條件下有下列要執(zhí)行的作業(yè)：作業(yè)運行時間優(yōu)先級1102243335作業(yè)到來的時間是按作業(yè)編號順序進行的（即后面的作業(yè)依次比前一個作業(yè)遲到一個時間單位）（1）用一個執(zhí)行時間圖描述在采用非搶占式優(yōu)先級算法時執(zhí)行這些作業(yè)的情況。（2）對于上述算法，求各個作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間？并求出平均周轉(zhuǎn)時間以及平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間是多少？答：（1）作業(yè)1 作業(yè)3 作業(yè)21 3 2 1 11 14 18（2）周轉(zhuǎn)時間：作業(yè)1：10 作業(yè)2：16 作業(yè)3：11平均周轉(zhuǎn)時間：（101611）/337/3帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：作業(yè)1：1 作業(yè)2：4 作業(yè)3：11/3平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：26/

2、9上述題目也可這樣求：作業(yè)運行時間開始執(zhí)行時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間1101111013311141111/3241418164平均周轉(zhuǎn)時間為：（10+11+16）/3=37/3=12.3平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間為：(1+11/3+4)/3=26/9=2.89若將該題改為短作業(yè)優(yōu)先（非搶占式）結(jié)果一樣。2. 假定在單道批處理環(huán)境下有5個作業(yè)，各作業(yè)進入系統(tǒng)的時間和估計運行時間如下表所示：作業(yè)進入系統(tǒng)時間估計運行時間/分鐘18:004028:203038:301249:001859:105(1) 如果應(yīng)用先來先服務(wù)的作業(yè)調(diào)度算法，試將下面表格填寫完整。作業(yè)進入系統(tǒng)時間估計運行時間/分鐘開始時間結(jié)束

3、時間周轉(zhuǎn)時間/分鐘18:00408:008:404028:20308:409:105038:30129:109:225249:00189:229:404059:1059:409:4535作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T=43.4（分鐘） （2）如果應(yīng)用最短作業(yè)優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法，試將下面表格填寫完整。作業(yè)進入系統(tǒng)時間估計運行時間/分鐘開始時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間/分鐘18:00408:008:404028:20308:529:226238:30128:408:522249:00189:279:454559:1059:229:2717作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T=37.2（分鐘）實際執(zhí)行序列為：1 3 2 5 43.有4個

4、進程P1、P2、P3、P4，它們進入系統(tǒng)的時刻和要求的運行時間如下表所示：進程進入時刻要求運行時間P10.0003P21.0016P34.0014P46.0012畫圖分別說明，系統(tǒng)采用先來先服務(wù)和短進程優(yōu)先調(diào)度算法（非搶占式）時，它們的執(zhí)行情況。分別計算上述兩種情況下進程的平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。解：(1)FCFS：進程進入時刻要求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P10.00030.0003.00031P21.00163.0009.0007.9997.999/6P34.00149.00013.0008.9998.999/4P46.001213.00015.0008.9998

5、.999/2SPF:進程進入時刻要求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P10.00030.0003.00031P21.00163.0009.0007.9997.999/6P46.00129.00011.0004.9994.999/2P34.001411.00015.00010.99910.999/4(2)平均周轉(zhuǎn)時間為：FCFS（3+7.999+8.999+8.999）/4=28.997/4=7.25SPF: （3+7.999+4.999+10.999）/4=26.997/4=6.7平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：FCFS（1+7.999/6+8.999/4+8.999/2）/4=9/4=2.25

6、SPF: （1+7.999/6+4.999/2+10.999/4）/4=5.25/4=1.34. 假定系統(tǒng)中有4個進程P1、P2、P3、P4和3類資源R1、R2、R3（資源數(shù)量分別為9、3、6），在t0時刻的資源分配情況如下表所示。資源情況 Max Allocation need available進程 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 R1 R2 R3 P1 3 2 2 1 0 0 2 2 2 1 1 2 P2 6 1 3 5 1 1 1 0 2 P3 3 1 4 2 1 1 1 0 3 P4 4 2 2 0 0 2 4 2 0試問： （1）t0時刻是否安全？ （2）P2

7、發(fā)出請求向量request2（1,0,1），系統(tǒng)能否將資源分配給它？（3）在P2申請資源后，若P1發(fā)出請求向量request1（1,0,1），系統(tǒng)能否將資源分配給它？（4）在P1申請資源后，若P3發(fā)出請求向量request3（0,0,1），系統(tǒng)能否將資源分配給它？答案：（1）調(diào)用安全性算法進程 資源Work+AlloAllocationNeedFinishR1 R2 R3R1 R2 R3R1 R2 R3P26 2 35 1 11 0 2TRUEP17 2 31 0 02 2 2TRUEP39 3 42 1 11 0 3TRUEP49 3 60 0 24 2 0TRUE在t0時刻存在一個安全序列

8、P2，P1，P3，P4，故系統(tǒng)是安全的。當(dāng)P2發(fā)出請求request2（1,0,1），因為request2（1,0,1）need2(1,0,2)，并且request2（1,0,1）available(1,1,2),所以進行假分配，修改：Allocation=（5,1,1）+（1,0,1）=（6,1,2） Need=（1,0,2）-（1,0,1）=（0,0,1） Available=（1，1,2）-（1,0,1）=（0,1,1）調(diào)用安全性算法：進程 資源Work+AlloAllocationNeedFinishR1 R2 R3R1 R2 R3R1 R2 R3P26 2 36 1 20 0 1TR

9、UEP17 2 31 0 02 2 2TRUEP39 3 42 1 11 0 3TRUEP49 3 60 0 24 2 0TRUE可以找到一個安全序列 P2，P1，P3，P4，故系統(tǒng)是安全的，可以將P2所申請的資源分配給它。當(dāng)P1發(fā)出請求request1（1,0,1），因為request1（1,0,1）need1（2,2,2），但是request1（1,0,1）并不小于等于available，因此暫時不能分配，P1阻塞若P3發(fā)出請求向量request3（0,0,1），因為request3（0,0,1）need3(1,0,3), request3（0,0,1）available(0,1,1),所

10、以進行假分配，修改：Allocation=（2,1,1）+（0,0,1）=（2,1,2） Need=（1,0,3）-（0,0,1）=（1,0,2） Available=（0,1,1）-（0,0,1）=（0,1,0）調(diào)用安全性算法：work=（0,1,0），不能滿足任何進程的最大需求，因此此前的假分配將被撤銷，進程P3阻塞5.設(shè)系統(tǒng)中有三類資源（A，B，C）和5個進程（P1，P2，P3，P4，P5），A資源的數(shù)量為17，B資源的數(shù)量為5，C資源的數(shù)量為20，T0時刻的系統(tǒng)狀態(tài)見下表 進程最大資源需求量 A B C已分配資源數(shù)量 A B C P1 P2 P3 P4 P5 5 5 9 5 3 6 4

11、 0 11 4 2 5 4 2 4 2 1 2 4 0 2 4 0 5 2 0 4 3 1 4T0時刻是否為安全狀態(tài)？若是，請給出安全序列？在T0時刻若進程P2請求資源（0，3，4），是否能實施資源分配，為什么在（2）的基礎(chǔ)上，若進程P4請求資源（2，0，1），是否能實施資源分配，為什么？（4）在（3）的基礎(chǔ)上，若進程P1請求資源（0，2，0），是否能實施資源分配，為什么？6.一個由3個頁面(頁號為0、1、2)，每頁有2048個字節(jié)組成的程序，假定在某時刻調(diào)入8個物理塊的存，其頁面的頁號和物理塊號的對照表如下： 邏輯頁號 主存塊號 0 4 1 7 2 1 請根據(jù)頁表，計算下列給出的邏輯地址對應(yīng)

12、的絕對地址。 (1)100 (2)2617 (3)5196答：首先根據(jù)邏輯地址查頁表，得到主存的塊號，再根據(jù)公式絕對地址=塊號塊長+頁地址進行計算。 （1）100的頁號為0（100/2048=0），頁地址為100mod2048=100；查表得主存塊號為4，于是絕對地址=42048+100=8292； （2）2617的頁號為1（2617/2048=1），頁地址為2617mod2048=569；查表得主存塊號為7，于是絕對地址=72048+569=14905； （3）5196的頁號為2（5196/2048=2），頁地址為5196mod2048=1100；查表得主存塊號為1，于是絕對地址=12048

13、+1100=3148； （注：mod為取模運算，即求余數(shù)）7. 在請求分頁系統(tǒng)中，某用戶的編程空間為16個頁面，每頁1K，分配的存空間為8K。假定某時刻該用戶的頁表如下圖所示，試問：（1）邏輯地址084B（H）對應(yīng)的物理地址是多少？（用十六進制表示）答：084B（H）對應(yīng)的二進制為0000100001001011，因為每頁大小為1K，即二進制數(shù)低址部分的10位是頁偏移，高址部分為頁號，可得頁號為2，查找頁表，找到對應(yīng)的塊號為4，轉(zhuǎn)換成二進制即為：0001 0000 0100 1011，對應(yīng)的16進制數(shù)為：104B（H）（2）邏輯地址5000（十進制）對應(yīng)的物理地址是多少？（用十進制表示）答：5

14、000除以1024得頁號為4，頁偏移為904。查找頁表得對應(yīng)的塊號為12，所以5000對應(yīng)的物理地址為：121024+904=13192當(dāng)該用戶進程欲訪問24A0（H）單元時，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？答：通過前面的方法得出頁號為9，大于頁表的長度，因此產(chǎn)生越界中斷 頁號 塊號03172431412596617208.有一個虛擬存儲系統(tǒng)。分配給某進程3頁存，開始時存為空，頁面訪問序列如下：6、5、4、3、2、1、5、1、5、2、1、2、1、2、1、6、5（1） 若采用先進先出的頁面置換算法（FIFO），缺頁次數(shù)為多少？置換次數(shù)為多少？序號1234567891011121314151617頁面走向6543

15、2151521212165存654321555555555666543211111111155654322222222211缺頁置換缺頁次數(shù)為：8 置換次數(shù)為：5若采用最近最少使用的頁面置換算法（LRU），缺頁次數(shù)為多少？置換次數(shù)為多少？序號1234567891011121314151617頁面走向65432151521212165存655321515212121656653215152121216465322215555521缺頁置換缺頁次數(shù)：9 置換次數(shù)：69. 在采用請求分頁存儲管理的系統(tǒng)中，一作業(yè)的頁面走向為1、2、3、4、3、1、5、4、6、2、1、2、5、7、3、2、4，假定分配給

16、該作業(yè)的物理塊數(shù)為4，開始時4個物理塊全部為空。試計算用LRU調(diào)度算法時，訪問過程中發(fā)生的缺頁次數(shù)和頁面置換次數(shù)，寫出依次應(yīng)淘汰的頁面號。答案：序列12343154621257324棧12132143213421134251344513645126451264216452167521375223754237缺頁置換缺頁次數(shù)為：12 置換次數(shù)：8依次應(yīng)淘汰的頁面號為：2、3、1、5、4、6、1、510在一個請求分頁系統(tǒng)中，假如系統(tǒng)分配給一個作業(yè)的物理塊數(shù)為3，此作業(yè)的頁面走向為4，3，2，1，4，3，5，4，3，2，1，5。試用FIFO和LRU兩種算法分別計算出程序訪問過程中所發(fā)生的缺頁次數(shù)和置

17、換次數(shù)，并給出依次應(yīng)淘汰的頁面號11. 某移動臂磁盤的柱面由外向里順序編號，假定當(dāng)前磁頭停在100號柱面且移動臂方向是向里的，現(xiàn)有如下表1所示的請求序列在等待訪問磁盤：表1訪問磁盤請求序列請求次序12345678910柱面號190101608090125302014025回答下面的問題：寫出分別采用“最短尋道時間優(yōu)先算法”和“電梯調(diào)度算法”時，實際處理上述請求的次序以及平均尋道時間。SCAN： 下一個磁道號移動距離1251401601909080302520102515203010010505510平均尋道時間27SSTF：下一個磁道號移動距離9080125140160190302520101

18、010451520301605510平均尋道時間3112. 假定一個磁盤有200個柱面，編號為0199，在完成了對125柱面的請求后，當(dāng)前正在143號柱面處為一個請求服務(wù)。請求隊列中還有若干個請求者在等待服務(wù)，假設(shè)他們依次要訪問的柱面號為：86,147,91,177,94,150,102,175,130。請分別計算SSTF、SCAN和CSCAN算法時實際服務(wù)的次序和磁臂移動的距離，并求平均尋道長度。答案：SSTF： 147 150 130 102 94 91 86 175 177磁頭移動總量：162 平均尋道長度：162/9=18SCAN： 147 150 175 177 130 102 94

19、 91 86磁頭移動總量：125 平均尋道長度：125/9=13.9CSCAN：147 150 175 177 86 91 94 102 130磁頭移動總量：165 平均尋道長度：165/9=18.313.采用可變分區(qū)方式管理主存空間時，若主存中按地址順序依次有5個大小分別為15KB、28KB、10KB、226KB和110KB的空閑區(qū)?，F(xiàn)在有5個作業(yè)Ja、Jb、Jc、Jd和Je，它們所需的主存依次為10KB、15KB、102KB、26KB和180KB。請問：（1）如果采用首次適應(yīng)算法能把這5個作業(yè)按JaJe的次序全部裝入主存嗎？P87（2）用什么分配算法裝入這5個作業(yè)可使主存的利用率最高？答案

20、：（1）不能。裝入Ja后存空閑區(qū)變?yōu)椋?KB、28KB、10KB、226KB和110KB裝入Jb后存空閑區(qū)變?yōu)椋?KB、13KB、10KB、226KB和110KB裝入Jc后存空閑區(qū)變?yōu)椋?KB、13KB、10KB、124KB和110KB裝入Jd后存空閑區(qū)變?yōu)椋?KB、13KB、10KB、98KB和110KB因為Je需要180KB的存區(qū)，所以不能滿足（2）用最佳適應(yīng)算法。14.假定某系統(tǒng)采用可變分區(qū)管理技術(shù)，某時刻在存中有3個大小分別為35KB、25KB、50KB的空閑塊，它們的起始地址依次遞增。請構(gòu)造一個存請求序列，使得首次適應(yīng)分配算法能滿足該請求序列，而最佳適應(yīng)分配算法則不能。要求對構(gòu)造出的序列滿