浙大遠程操作系統(tǒng)原理離線作業(yè)及答案

浙?遠程操作系統(tǒng)原理離線作業(yè)及答案操作系統(tǒng)原理離線作業(yè)?、單選題1.進程P0和P1的共享變量定義及其初值為booleanflag[2]；intturn=0；flag[0]=FALSE；flag[1]=FALSE；若進程P0和P1訪問臨界資源的類C代碼實現(xiàn)如下：voidP0()//P0進程{while（TURE）{flag[0]=TRUE;turn=1;while(flag[1]&&turn==1);臨界區(qū);flag[0]=FALSE;}}voidP1()//P1進程{while（TURE）{flag[1]=TRUE;turn=0;while(flag[0]&&turn==0);臨界區(qū);flag[1]=FALSE;}}則并發(fā)執(zhí)?進程P0和P1時產(chǎn)?的情況是：DA.不能保證進程互斥進?臨界區(qū)、會出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象B.不能保證進程互斥進?臨界區(qū)、不會出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象C.能保證進程互斥進?臨界區(qū)、會出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象D．能保證進程互斥進?臨界區(qū)、不會出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象2.有兩個進程P1和P2描述如下:shareddata：intcounter=6;P1:Computing;counter=counter+1;P2:

Printing;counter=counter-2;兩個進程并發(fā)執(zhí)?，運?完成后，counter的值不可能為C。A.4B.5C.6D.73.某計算機采??級頁表的分頁存儲管理?式，按字節(jié)編址，頁??為210字節(jié)，頁表項??為2字節(jié)，邏輯地址結(jié)構為：頁?錄號頁號頁內(nèi)偏移量邏輯地址空間??為216頁，則表?整個邏輯地址空間的頁?錄表中包含表項的個數(shù)?少是BA．64B．128C．256D．5124.在動態(tài)分區(qū)系統(tǒng)中，有如下空閑塊:空閑塊塊??（KB）塊的基址18060275150355250490350此時,某進程P請求50KB內(nèi)存,系統(tǒng)從第1個空閑塊開始查找，結(jié)果把第4個空閑塊分配給了P進程，請問是?哪?種分區(qū)分配算法實現(xiàn)這??案?CA.?次適應B.最佳適應C.最差適應D.下次適應5.在?頁式存儲管理系統(tǒng)中，頁表內(nèi)容如下所?。頁號幀號021128若頁??為1K，邏輯地址的頁號為2，頁內(nèi)地址為451，轉(zhuǎn)換成的物理地址為AA.8643B.8192C.2048D.24996.采?段式存儲管理的系統(tǒng)中，若地址?32位表?，其中20位表?段號，則允許每段的最?長度是BA．224B.212C.210D.2327.在?段式存儲管理系統(tǒng)中，某段表的內(nèi)容如下:段號段?址段長

0100K35K1560K20K2260K15K3670K32K若邏輯地址為(2,158)，則它對應的物理地址為__B___。A.100K+158B.260K+158C.560K+158D.670K+1588.?個分段存儲管理系統(tǒng)中，地址長度為32位，其中段長占8位，則最?段長是CA.28字節(jié)B.216字節(jié)C.224字節(jié)D.232字節(jié)9.有?請求分頁式存儲管理系統(tǒng)，頁???為每頁100字節(jié)，有?個50×50的整型數(shù)組按?為主序連續(xù)存放，每個整數(shù)占兩個字節(jié)，將數(shù)組初始化為0的程序描述如下：intA[50][50];for(inti=0;i<50;i++)for(intj=0;j<50;j++)A[i,j]=0;若在程執(zhí)?時內(nèi)存只有?個存儲塊?來存放數(shù)組信息，試問該程序執(zhí)?時產(chǎn)?B次缺頁中斷。A．1B.50C.100D.250010.?臺計算機有4個頁框，裝?時間、上次引?時間、和每個頁的訪問位R和修改位M，如下所?：頁裝?時間上次引?時間RM012627900123026010212027211316028011采?FIFO算法將淘汰C頁；A.0B.1C.2D.311.?臺計算機有4個頁框，裝?時間、上次引?時間、和每個頁的訪問位R和修改位M，如下所?：頁裝?時間上次引?時間RM012627900123026010212027211316028011采?NRU算法將淘汰A頁；A.0B.1C.2D.312.?臺計算機有4個頁框，裝?時間、上次引?時間、和每個頁的訪問位R和修改位M，如下所?：

頁裝?時間上次引?時間RM012627900123026010212027211316028011采?LRU算法將淘汰B頁；A.0B.1C.2D.313.?臺計算機有4個頁框，裝?時間、上次引?時間、和每個頁的訪問位R和修改位M，如下所?：頁裝?時間上次引?時間RM012627900123026010212027211316028011采?第?次機會算法將淘汰___A___頁；A.0B.1C.2D.3?、綜合題1.4在所列的兩種設置中，哪些功能需要操作系統(tǒng)提供?持？(a)?持設備(b)實時系統(tǒng)。a.批處理程序b.虛擬存儲器c.分時答：對于實時系統(tǒng)來說，操作系統(tǒng)需要以?種公平的?式?持虛擬存儲器和分時系統(tǒng)。對于?持系統(tǒng)，操作系統(tǒng)需要提供虛擬存儲器，但是不需要提供分時系統(tǒng)。批處理程序在兩種環(huán)境中都是?必需的。1.17列出下列操作系統(tǒng)的基本特點：a.批處理b.交互式c.分時d.實時e.?絡f.并?式g.分布式h.集群式i.?持式答：a.批處理：具有相似需求的作業(yè)被成批的集合起來，并把它們作為?個整體通過?個操作員或?動作業(yè)程序裝置運?通過計算機。通過緩沖區(qū)，線下操作，后臺和多道程序，運?嘗試保持CPU和I/O?直繁忙，從?使得性能被提?。批處理系統(tǒng)對于運?那些需要較少互動的?型作業(yè)?分適?。它們可以被更遲地提交或獲得。a.交互式：這種系統(tǒng)由許多短期交易構成，并且下?個交易的結(jié)果是?法預知的。從?戶提交到等待結(jié)果的響應時間應該是?較短的，通常為1秒左右。b.分時：這種系統(tǒng)使?CPU調(diào)度和多道程序來經(jīng)濟的提供?個系統(tǒng)的?機通信功能。CPU從?個?戶快速切換到另?個?戶。以每個程序從終端機中讀取它的下?個控制卡，并且把輸出的信息正確快速的輸出到顯?器上來替代?soopledcardimages定義的作業(yè)。c.實時：經(jīng)常?于專門的?途。這個系統(tǒng)從感應器上讀取數(shù)據(jù),?且必須在嚴格的時間內(nèi)做出響應以保證正確的性能。

d.?絡：提供給操作系統(tǒng)?個特征，使得其進??絡，?如;?件共享。e.并?式：每?個處理器都運?同?個操作系統(tǒng)的拷貝。這些拷貝通過系統(tǒng)總線進?通信。f.分布式：這種系統(tǒng)在?個物理處理器中分布式計算，處理器不共享內(nèi)存或時鐘。每個處理器都有它各?的本地存儲器。它們通過各種通信線路在進?通信，?如：?條?速的總線或?個本地的?絡。g.集群式：集群系統(tǒng)是由多個計算機耦合成單?系統(tǒng)并分布于整個集群來完成計算任務。i.?持式：?種可以完成像記事本，email和?頁瀏覽等簡單任務的?型計算機系統(tǒng)。?持系統(tǒng)與傳統(tǒng)的臺式機的區(qū)別是更?的內(nèi)存和屏幕以及更慢的處理能?。2.3討論向操作系統(tǒng)傳遞參數(shù)的三個主要的?法。答：1.通過寄存器來傳遞參數(shù)2.寄存器傳遞參數(shù)塊的?地址3.參數(shù)通過程序存放或壓進堆棧中，并通過操作系統(tǒng)彈出堆棧。2.12采?微內(nèi)核設計系統(tǒng)的主要優(yōu)點是什么？在微內(nèi)核中如何使客戶程序和系統(tǒng)服務相互作?？微內(nèi)核缺點是什么？答：a）增加?個新的服務不需要修改內(nèi)核b)在?戶模式中?在內(nèi)核模式中更安全、更易操作c)?個簡單的內(nèi)核設計和功能?般導致?個更可靠的操作系統(tǒng)?戶程序和系統(tǒng)服務通過使?進程件的通信機制在微內(nèi)核中相互作?，例如發(fā)送消息。這些消息由操作系統(tǒng)運送。微內(nèi)核最主要的缺點是與進程間通信的過度聯(lián)系和為了保證?戶程序和系統(tǒng)服務相互作??頻繁使?操作系統(tǒng)的消息傳遞功能。3.2問:描述?下內(nèi)核在兩個進程間進?上下?功換的動作.答：總的來說，操作系統(tǒng)必須保存正在運?的進程的狀態(tài)，恢復進程的狀態(tài)。保存進程的狀態(tài)主要包括CPU寄存器的值以及內(nèi)存分配，上下?切換還必須執(zhí)??些確切體系結(jié)構的操作，包括刷新數(shù)據(jù)和指令緩存。進程關聯(lián)是由進程的PCB來表?的，它包括CPU寄存器的值和內(nèi)存管理信息等。當發(fā)?上下?切換時，內(nèi)核會將舊進程的關聯(lián)狀態(tài)保存在其PCB中，然后裝?經(jīng)調(diào)度要執(zhí)?的新進程的已保存的關聯(lián)狀態(tài)。3.4如下所?的程序，說明LINEA可能會輸出什么？#include#include#includeintvalue=8;intmain(){pid_tpid;/*forkachildprocess*/pid=fork();if(pid==0){/*childprocess*/value+=15;}else{/*parentprocess*//*parentwillwaitforthechildtocomplete*/wait(NULL);printf("Parent:value=%d\n",value);/*LINEA*/exit(0);}

}答：Parent:value=8。4.4在多線程程序中，以下哪些程序狀態(tài)組成是被線程共享的？a.寄存值b.堆內(nèi)存c.全局變量d.棧內(nèi)存答：?個線程程序的線程共享堆內(nèi)存和全局變量，但每個線程都有屬于??的?組寄存值和棧內(nèi)存。4.7由圖4.11給出的程序使?了Pthread的應?程序編程接?（API），在程序的第c?和第p?分別會輸出什么？#include#includeintvalue=0;void*runner(void*param);/*thethread*/intmain(intargc,char*argv[]){intpid;pthread_ttid;pthread_attr_tattr;pid=fork();if(pid==0){/*childprocess*/pthread_attr_init(&attr);pthread_create(&tid,&attr,runner,NULL);pthread_join(tid,NULL);printf(“CHILD:value=%d”,value);/*LINEC*/}elseif(pid>0){/*parentprocess*/wait(NULL);printf(“PARENT:value=%d”,value);/*LINEP*/}}void*runner(void*param){value=10;pthread_exit(0);}答：c?會輸出10，p?會輸出0.5.4考慮下列進程集，進程占?的CPU區(qū)間長度以毫秒來計算：進程區(qū)間時間優(yōu)先級P1103P211P323P414

P552假設在時刻0以進程P1，P2，P3，P4，P5的順序到達。a.畫出4個Gantt圖分別演??FCFS、SJF、?搶占優(yōu)先級（數(shù)字?代表優(yōu)先級?）和RR（時間?＝1）算法調(diào)度時進程的執(zhí)?過程。b.每個進程在每種調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時間是多少？c.每個進程在每種調(diào)度算法下的等待時間是多少？d.哪?種調(diào)度算法的平均等待時間對所有進程??最?？答：a.?特圖FCFSP1P2P3P4P512345678910111213141516171819SJFP2P4P3P5P112345678910111213141516171819Non-preemptivePriorityP2P5P1P3P412345678910111213141516171819RR(quantum=1)P1P2P3P4P5P1P3P5P1P5P1P5P1P5P1P1P1P1P112345678910111213141516171819b.TurnaroundTimeProcessFCFSSJFNPPRR(quantum=1)P110191619P211112P3134187P4142194P5199614Average13.47.2129.2c.WaitingTimeProcessFCFSSJFNPPRR(quantum=1)P10969P210001P3112165P4131183P514419Average9.63.28.25.4

d.SJF5.5下?哪些算法會引起饑餓a.先來先服務b.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度c.輪轉(zhuǎn)法調(diào)度d.優(yōu)先級調(diào)度答：最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度和優(yōu)先級調(diào)度算法會引起饑餓。5.7考慮?個運?10個I/O約束（型）任務和?個CPU約束（型）任務的系統(tǒng)。假設，I/O約束任務每進?1毫秒的CPU計算發(fā)射?次I/O操作，但每個I/O操作的完成需要10毫秒。同時，假設上下?切換要0.1毫秒，所有的進程都是長進程。對?個RR調(diào)度來說，以下情況時CPU的利?率是多少：a.時間?是1毫秒b.時間?是10毫秒答：a.時間?是1毫秒：不論是哪個進程被調(diào)度，這個調(diào)度都會為每?次的上下?切換花費?個0.1毫秒的上下?切換。CPU的利?率是1/1.1*100=92%。b.時間?是10毫秒：這I/O限制任務會在使?完1毫秒時間?后進??次上下?切換。這個時間?要求在所有的進程間都??遍，因此，10*1.1+10.1(因為每個I/O限定任務執(zhí)?為1毫秒，然后承擔上下?切換的任務，?CPU限制任務的執(zhí)?10毫秒在承擔?個上下?切換之前)。因此，CPU的利?率是20、21.1*100=94%。6.01在?產(chǎn)者和消費者問題中，信號量mutex，empty，full的作?是什么？如果對調(diào)?產(chǎn)者進程中的兩個wait操作和兩個signal操作，則可能發(fā)?什么情況？答：信號量mutex的作?是保證各?產(chǎn)者進程和消費者進程對緩沖池的互斥訪問。信號量empty和full均是資源信號量，它們分別對應于緩沖池中的空閑緩沖區(qū)和緩沖池中的產(chǎn)品，?產(chǎn)者需要通過wait(empty)來申請使?空閑緩沖區(qū)，?消費者需要通過wait(full)才能取得緩沖中的產(chǎn)品，可見，這兩個信號量起著同步?產(chǎn)者和消費者的作?，它們保證?產(chǎn)者不會將產(chǎn)品存放到滿緩沖區(qū)中，?消費者不會從空緩沖區(qū)中取產(chǎn)品。在?產(chǎn)者—消費者問題中，如果將兩個wait操作，即wait(full)和wait(mutex)互換位置，或者wait(empty)和wait(mutex)互換位置，都可能引起死鎖?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時，若??產(chǎn)者進程先執(zhí)?了wait(mutex)操作并獲得成功，當再執(zhí)?wait(empty)操作時，它將因失敗?進?阻塞狀態(tài)，它期待消費者執(zhí)?signal(empty)來喚醒??，在此之前，它不可能執(zhí)?signal(mutex)操作，從?使企圖通過wait(mutex)進???的臨界區(qū)的其他?產(chǎn)者和所有的消費者進程全部進?阻塞狀態(tài)，系統(tǒng)進?死鎖狀態(tài)。類似地，消費者進程若先執(zhí)?wait(mutex)，后執(zhí)?wait(full)同樣可能造成死鎖。signal(full)和signal(mutex)互換位置，或者signal(empty)和signal(mutex)互換位置，則不會引起死鎖，其影響只是使某個臨界資源的釋放略為推遲?些。6.02?組合作進程，執(zhí)?順序如下圖。請?wait、signal操作實現(xiàn)進程間的同步操作。答：如圖?并發(fā)進程之間的前趨關系，為了使上述進程同步，可設置8個信號量a、b、c、d、e、f、g、h，它們的初值均為0，?相應的進程可描述為（其中“…”表?進程原來的代碼）：main()cobegin{P1(){…;signal(a);signal(b);}P2(){wait(a);…;signal(c);signal(d);}P3(){wait(b);…;signal(e);signal(f);}P4(){wait(c);wait(e);…;signal(g);}P5(){wait(d);wait(f);…;signal(h);}P6(){wait(g);wait(h);…;}}coend6.03在?產(chǎn)者和消費者問題中，多個?產(chǎn)者進程（ProducerProcess）和多個消費者進程（ConsumerProcess）共享?個??為8的緩沖區(qū)，他們的信號量和共享變量設置如下：intnextc=0,nextp=0,buf[8];semaphorefull;empty;mutex;?產(chǎn)者進程和消費者進程問題的算法描述如下：ProducerProcess:ConsumerProcess:intitemp;intitemc;while(1){while(1){hgfedcbaP1P4P5P6P3P2各進程的執(zhí)?順序P6P5

P2P1P3P41itemp=rand();//Generateanumber1wait(full);2wait(empty);2wait(mutex);3wait(mutex);3itemc=buf[nextc];4buf[nextp]=itemp;4nextc=(nextc+1)%8;5nextp=(nextp+1)%8;5signal(mutex);6signal(mutex);6signal(empty);7signal(full);7cout<<itemc<<endl;}}（1）?產(chǎn)者進程和消費者進程的臨界區(qū)是哪些？（2）信號量full、empty和mutex的初值是多少?（3）如果對調(diào)?產(chǎn)者進程中的兩個P操作即第2?和第3?，以及對調(diào)消費者進程中的兩個P操作即第1?和第2?，如下所??？赡馨l(fā)?什么情況？ProducerProcessConsumerProcess……1itemp=rand();//Generateanumber1wait(mutex);2wait(mutex);2wait(full);3wait(empty);3itemc=buf[nextc];……（4）上?的?產(chǎn)者和消費者同步算法有?個缺點，在有空緩沖區(qū)時，當消費者進程正在臨界區(qū)時，?產(chǎn)者進程必須等待，反之亦然。您如何可以解決這個問題，以提??產(chǎn)者和消費者進程之間并發(fā)？寫出新的?產(chǎn)者進程和消費者進程的同步算法。答：（1）?產(chǎn)者進程的臨界區(qū)是第4?和第5?；消費者進程的臨界區(qū)是第3?和第4?。（2）信號量full、empty和mutex的初值分別是：empty=8，full=0,mutex=1。（3）系統(tǒng)可能會產(chǎn)?死鎖。例如，?產(chǎn)者進程得到信號量mutex，但是沒有空緩沖區(qū)即empty≤0時，此時?產(chǎn)者進程阻塞；?消費者進程??法得到信號量mutex，此時消費者進程也阻塞，系統(tǒng)產(chǎn)?了死鎖。（4）增加?個信號量mutex1，初值為1，其算法如下：ProducerProcessConsumerProcessintitemp;intitemc;while(1){while(1){1itemp=rand();//Generateanumber1wait(full);2wait(empty);2wait(mutex);3wait(mutex1);3itemc=buf[nextc];4buf[nextp]=itemp;4nextc=(nextc+1)%8;5nextp=(nextp+1)%8;5signal(mutex);6signal(mutex1);6signal(empty);7signal(full);7cout<<itemc<<endl;}

}6.04有2個合作的進程P1、P2。他們從?臺輸?設備讀?數(shù)據(jù),P1進程讀?數(shù)據(jù)a，P2進程讀?數(shù)據(jù)b。輸?設備是?臺獨享設備。兩個進程做如下計算：P1:x=a+bP2:y=a*b計算完成后結(jié)果的x、y由進程P1輸出。?信號量實現(xiàn)P1、P2同步算法。答：設置三個信號：s1表?數(shù)據(jù)a是否讀?，s2表?數(shù)據(jù)b是否讀?，s3表?數(shù)據(jù)y=a*b計算是否完成。P1和P2兩個進程的同步算法如下：P1P2輸?設備Input(a)Input(b)輸出設備semaphores1=0,s2=0,s3=0;main()cobegin{P1:P2:{{input(a)；wait(s1)；signal(s1)；input(b)；wait(s2)；signal(s2)；x=a+b；y=a*b；wait(s3)；signal(s3)；Print(x,y,z)；}}}coend7.1假設有如下圖所?的交通死鎖情況：(1)說明產(chǎn)?死鎖的4個必要條件在此處成?。(2)給出?個避免死鎖的簡單規(guī)則。答：（1）在此處，產(chǎn)?死鎖的四個必要條件如下：1)互斥條件。每個車道的每段道路只能被?輛車占?。2)請求與保持條件。每個車隊占?了?個車道，并請求前?的車道，即使需等待前?車道上的車隊駛離，它仍將持有已占?的車道。3)不搶占（剝奪）條件。在前?的車道被其它車隊占?時，因為是單車道，?其它車隊?不會后退，所以?法從其它車隊處搶占車道。4)環(huán)路等待條件。向東?駛的車隊等待向北?駛的車隊讓出車道，向北?駛的車隊等待向西?駛的車隊讓出車道，向西?駛的車隊等待向南?駛的車隊讓出車道，?向南?駛的車隊則等待向東?駛的車隊讓出車道。故存在?循環(huán)等待鏈。（2）增加?個約束條件：只有前?兩個路?都空閑時，才能占?第?個路??；蛘撸稍?字路?設置?交通信號燈，并使南北?向的兩個車隊和東西?向的兩個車隊互斥地使??字路?，便可避免交通死鎖。7.11設有?系統(tǒng)在某時刻的資源分配情況如下：進程號已分配資源最?請求資源剩余資源ABCDABCDABCDP0001200121520P110001750P213542356P306320652P400140656請問：（1）系統(tǒng)中各進程尚需資源數(shù)各是多少？（2）當前系統(tǒng)安全嗎？（3）如果此時進程P1提出資源請求（0，4，2，0），系統(tǒng)能分配給它嗎？答：（1）尚需資源數(shù)矩陣如下：Need=Max–AllocationNeedABCDP00000P10750P21002P30020P40642（2）系統(tǒng)是安全的，因為可以找到?個安全序列：（3）如P1申請(0,4,2,0)，則：Request1(0,4,2,0)<=need1(0,7,5,0)Request1(0,4,2,0)<=available(1,5,2,0)新的狀態(tài)為AllocationMaxNeedAvailable

P00012001200001100P1142017500330P2135423561002P3063206520020P4001406560642該狀態(tài)是安全的，存在安全序列如，所以可以分配資源給P1。8.3某系統(tǒng)有五個固定分區(qū)，其長度依次為100K,500K,200K,300K,600K。今有四個進程，對內(nèi)存的需求分別是212K,417K,112K,426K。當分別?First-fit,Best-fit,Worst-fit算法響應這四個進程的內(nèi)存申請時，請分別給出系統(tǒng)的內(nèi)存分配動態(tài)。哪種算法最有效？答：根據(jù)First-fit、Best-fit、Worst-fit算法，計算結(jié)果如下：First-fit:212K進程裝到500K分區(qū)417K進程裝到600K分區(qū)112K進程裝到200K分區(qū)426K進程暫時等待Best-fit:212K進程裝到300K分區(qū)417K進程裝到500K分區(qū)112K進程裝到200K分區(qū)426K進程裝到600K分區(qū)Worst-fit:212K進程裝到600K分區(qū)417K進程裝到500K分區(qū)112K進程裝到300K分區(qū)426K進程暫時等待8.5對下列問題，試?較連續(xù)內(nèi)存分配?案、純段式分配?案、純頁式分配?案中的內(nèi)存組織?法：a.外部碎?b.內(nèi)部碎?c.共享跨進程代碼的能?答：連續(xù)內(nèi)存分配會產(chǎn)?外部碎?，因為地址空間是被連續(xù)分配的，當舊進程結(jié)束，新進程初始化的時候，洞會擴?。連續(xù)內(nèi)存分配也不允許進程共享代碼，因為?個進程的虛擬內(nèi)存段是不被允許闖?不連續(xù)的段的。純段式分配也會產(chǎn)?外部碎?，因為在物理內(nèi)存中，?個進程的段是被連續(xù)放置的，以及當死進程的段被新進程的段所替代時，碎?也將會產(chǎn)?。然?，段式分配可以使進程共享代碼；?如，兩個不同的進程可以共享?個代碼段，但是有不同的數(shù)據(jù)段。純頁式分配不會產(chǎn)?外部碎?，但會產(chǎn)?內(nèi)部碎?。進程可以在頁granularity中被分配，以及如果?頁沒有被完全利?，它就會產(chǎn)?內(nèi)部碎?

并且會產(chǎn)??個相當?shù)目臻g浪費。在頁granularity，頁式分配也允許進程共享代碼。8.9考慮?個分頁式存儲管理系統(tǒng)，其頁表常駐內(nèi)存。（1）如果內(nèi)存訪問耗時200ns，那么，訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)需要多長時間？（2）如果引?聯(lián)想寄存器，?且75%的頁?可以從關聯(lián)寄存器中找到，那么，此時的有效訪問時間為多少？(假設訪問關聯(lián)寄存器的時間可以忽略)答：（1）400納秒，其中，200納秒訪問頁表，200納秒訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。（2）有效訪問時間=0.75*(200納秒訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)+0納秒訪問關聯(lián)寄存器)+0.25*(200納秒訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)+200納秒訪問頁表)=250納秒8.12假設有下列段表：段基地址段長度02196001230014290100313275804195296下列邏輯地址對應的物理地址是什么？（1）0,430（2）1,10（3）2,500（4）3,400（5）4,112答：（1）219+430=649（2）2300+10=2310（3）第2段的有效長度是100。段內(nèi)偏移量500超過了這個上限，所以這是個?法地址（4）132700=1727（5）第4段的有效長度是96。段內(nèi)偏移量112超過了這個上限，所以這是個?法地址9.5假設?個“按需調(diào)頁”虛擬存儲空間，頁表由寄存器保存。在存在空閑頁幀的條件下，處理?次缺頁的時間是8毫秒。如果沒有空閑頁?，但待換出頁?并未更改，處理?次缺頁的時間也是8毫秒。如果待換出頁?已被更改，則需要20毫秒。訪問?次內(nèi)存的時間是100納秒。假設70％的待換出頁?已被更改，請問缺頁率不超過多少，才能保證有效訪問時間?于或等于200納秒？答：設缺頁率為P。題?并沒有明確，當缺頁中斷時，內(nèi)存中是否有空閑頁幀，所以假設內(nèi)存總是忙的。訪問內(nèi)存中頁?：(1-P)*100ns頁?不在內(nèi)存，但不需要保存待換出頁?：P*(1–70%)*(8ms+100ns)頁?不在內(nèi)存，但需要保存待換出頁?：P*70%*(20ms+100ns)所以，有效訪問時間=(1-P)*100ns+P*(1–70%)*(8ms+100ns)+P*70%*(20ms+100ns)=200nsP=0.0000069.10對?個請求調(diào)頁系統(tǒng)測得如下數(shù)據(jù)：●CPU利?率20%●?作頁?交換的磁盤的利?率97.7%●其它I/O設備利?率5%下列措施中，哪些會改善CPU利?率（如果有的話），請說明理由：(1)安裝?個更快的CPU(2)安裝?個更?容量的磁盤?作頁?交換(3)增加并發(fā)進程數(shù)(4)減少并發(fā)進程數(shù)(5)安裝更多內(nèi)存

(6)安裝更快的硬盤，或安裝更多的硬盤和控制器(7)增加?個預取頁?算法(8)增加頁?長度答：a.?先判斷系統(tǒng)正在頻繁地進?換頁操作。所以，減少并發(fā)進程數(shù)會顯著地減少換頁操作，提?CPU的利?率。其它措施也有些效果，例如，安裝更多內(nèi)存。b.安裝?個更快的CPU。沒?。c.安裝?個更?容量的磁盤?作頁?交換。沒?，交換空間本來就?夠了。d.增加并發(fā)進程數(shù)。沒?，情況將會更糟。e.減少并發(fā)進程數(shù)。效果明顯。f.安裝更多內(nèi)存?？赡軙行Ч?，因為空閑頁幀增加了，換頁的?率將相對減少。g.安裝更快的硬盤，或安裝更多的硬盤和控制器。效果不明顯。h.增加?個預取頁?算法。效果不確定。i.增加頁?長度。如果順序訪問居多，則會減少缺頁次數(shù)。如果隨機訪問居多，因為單個頁?占?更?的物理空間，頁幀總數(shù)減少，所以缺頁次數(shù)會增加；因為頁?長度增加，頁?的傳輸時間會增加。綜上，此?案的效果不確定。9.14?頁式虛擬存儲系統(tǒng)，?于頁?交換的磁盤的平均訪問、傳輸時間是20毫秒。頁表保存在主存，訪問時間1微秒。也就是說，每引??次指令或數(shù)據(jù)，需要訪問兩次內(nèi)存。為改善性能，我們可以增設?個關聯(lián)寄存器。如果頁表項在關聯(lián)寄存器?，則只要訪問?次內(nèi)存就夠了。假設80％的訪問，其頁表項在關聯(lián)寄存器中；剩下的20％?，10％的訪問（即總數(shù)的2％）會產(chǎn)?缺頁。請計算有效訪問時間。答：有效訪問時間=80%*1微秒+(1-80%)((1-10%)*1微秒*2+10%*(1微秒*2+20毫秒))=0.8+0.2*(0.9*2+0.1*20002)=0.8+0.2*2002=401.2微秒9.01在某請求分頁管理系統(tǒng)中，?個作業(yè)共5頁，作業(yè)執(zhí)?時依次訪問如下頁?：1，4，3，1，2，5，1，4，2，1，4，5，若分配給該作業(yè)的主存塊數(shù)為3，分別采?FIFO、LRU，試求出缺頁中斷的次數(shù)及缺頁率。(要求畫出頁?置換情況表)答：(1)采?FIFO頁?置換算法，其缺頁情況如表所?：FIFO頁?置換算法的缺頁情況143125142145頁??向塊1111222444塊244455522塊33331115缺頁√√√√√√√√√缺頁中斷次數(shù)為9，缺頁率為9/12=75%。(2)采?LRU頁?置換算法，其缺頁情況如表所?。LRU頁?置換算法的缺頁情況頁?

143125142145?向塊111111111塊24422444塊3335525缺頁√√√√√√√√缺頁中斷次數(shù)為8，缺頁率為8/12=67%。10.1假設有?個?件系統(tǒng)，它??的?件被刪除后，當連接到該?件的鏈接依然存在時，?件的磁盤空間會再度被利?。如果?個新的?件被創(chuàng)建在同?個存儲區(qū)域或具有同樣的絕對路徑名，這會產(chǎn)?什么問題？如何才能避免這些問題？答：假設F1是舊的?件，F(xiàn)2是新的?件。當?個?戶通過已存在的鏈接訪問F1，實際卻是訪問F2。這?使?的是對?件F1的存取保護?不是與?件F2相關的存儲保護。采?刪除指向?個已刪除?件的所有鏈接的?法避免該問題。可以通過?種?法實現(xiàn)：1．設置?個記錄指向?個?件的所有鏈接的鏈表，當這個?件被刪除時，刪掉這些鏈接。2．保留這些鏈接，當試圖訪問?個已被刪除的?件時，刪掉這些鏈接。3．設置?個?件的指針鏈表（或計數(shù)器），當指向該?件的所有指針被刪除時才真正刪除這個?件。10.9有些系統(tǒng)?件提供?件共享時候只保留?件的?個拷貝，?另外的?個系統(tǒng)則是保留多個拷貝，對共享?件的每?個?戶提供?個拷貝，論述這種?法的相對優(yōu)點。答：在?個單?的復制，同時更新了?個?件可能會導致?戶獲得不正確的信息，?件被留在了不正確的狀態(tài).隨著多份拷貝，它會浪費存儲?且各種副本可能不?致11.6假設?個在磁盤上的?件系統(tǒng)，其中邏輯塊和物理塊??為512字節(jié)。假定每個?件的信息已經(jīng)在內(nèi)存中，對于三種分配策略中的每?種（連續(xù)、鏈接、索引），請回答下?這些問題。（1）說明在這個系統(tǒng)中是如何實現(xiàn)從邏輯地址到物理地址映射的？（對于索引分配，假設?件的長度總是?于512塊）。（2）如果當前位于邏輯塊10（即最后?次訪問的邏輯塊是10），且希望訪問邏輯塊4，必須從磁盤上讀多少個物理塊？答：令Z是開始邏輯地址（塊號）。a.若使?連續(xù)分配策略時。?512去除邏輯地址，則X和Y分別表?得到的整數(shù)和余數(shù)。（1）將X加上Z得到物理塊號，Y為塊內(nèi)的位移（2）1b.若使?鏈接分配策略。?511去除邏輯地址，則X和Y分別表?得到的整數(shù)和余數(shù)。（1）查找鏈表到第X+1塊，Y+1位該塊內(nèi)的位移量（2）4c.若使?索引分配策略。?512去除邏輯地址，則X和Y分別表?得到的整數(shù)和余數(shù)。（1）把索引塊讀?內(nèi)存中，則物理塊地址存放在索引塊在第X位置中，Y為塊內(nèi)的位移量（2）211.01考慮?個含有100塊的?件。假如?件控制塊（和索引塊,當?索引分配時）已經(jīng)在內(nèi)存中。當使?連續(xù)、鏈接、單級索引分配策略時，各需要多少次磁盤I/O操作？假設在連續(xù)分配時，在開始部分沒有擴張的空間，但在結(jié)尾部分有擴張空間，并且假設被增加塊的信息已在內(nèi)存中：（1）在開始增加?塊。（2）在中間增加?塊。（3）在末端增加?塊。（4）在開始刪除?塊。（5）在中間刪除?塊。（6）在末端刪除?塊。

答：各種策略相應的磁盤I/O操作次數(shù)如表連續(xù)鏈接索引a.20111b.101521c.131d.19810e.98520f.0100011.02有?磁盤組共有10個盤?，每個盤?上有100個磁道，每個磁道有16個扇區(qū)。假設分配以扇區(qū)為單位。（1）若使?位?圖管理磁盤空間，問位?圖需要占?多少空間？（2）若空??件?錄的每個表?占?5個字節(jié)，問什么時候空??件?錄?于位?圖？答：空??件?錄是管理磁盤空間的?種?法，該?法將?件存儲設備上的每個連續(xù)空閑區(qū)看作?個空??件，系統(tǒng)為所有空??件單獨建??個?錄，每個空??件在這個?錄中占?個表項；表項的內(nèi)容?少包括第?個空?塊的地址（物理塊號）、空?塊的數(shù)?。（1）由題設所給條件可知，磁盤組扇區(qū)總數(shù)為16*100*10=16000（個）因此，使?位?圖描述扇區(qū)狀態(tài)需要的位數(shù)為16000（位）/8(位/字節(jié)）=2000（字節(jié)）（2)已知空??件?錄的每個表項占5個字節(jié)．?位?圖需占2000字節(jié)．即2000字節(jié)可存放的表項數(shù)為2000/5=400（個）．當空?區(qū)數(shù)??于400時，空??件?錄?于位?圖。12.2假設?個磁盤驅(qū)動器有5000個柱?，從0到4999，驅(qū)動器正在為柱?143的?個請求提供服務，且前?的?個服務請求是在柱?125。按FIFO順序，即將到來的請求隊列是86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130從現(xiàn)在磁頭位置開始，按照下?的磁盤調(diào)度算法，要滿?隊列中即將到來的請求要求磁頭總的移動距離（按柱?數(shù)計）是多少？a.FCFSb.SSTFc.SCANd.LOOKe.C-SCAN答：a.FCFS的調(diào)度是143，86，1470，913，1774，948，1509，1022，1750，130?？倢で缶嚯x是7081。b.SSTF的調(diào)度是143，130，86，913，948，1022，1470，1509，1750，1774?？倢で缶嚯x是1745。c.SCAN的調(diào)度是143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，4999，130，86?？倢で缶嚯x是9769。d.LOOK的調(diào)度是143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，130，86。總尋求距離是3319。e.C-SCAN的調(diào)度是143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，4999，86，130?？倢で缶嚯x是9985。f.C-LOOK的調(diào)度是143，913，948，1022，1470，1509，1750，1774，86，130?？倢で缶嚯x是3363。12.14MTBF（平均?故障時間）是硬盤可靠性的?個指標。雖然這個指標被稱作“時間”，但實際上MTBF通常是以設備的正常?作?時數(shù)度量的。(1)如果?個系統(tǒng)包含1000個磁盤驅(qū)動器，每個驅(qū)動器的MTBF是750000?時，下?的描述中哪?個最符合該系統(tǒng)發(fā)??次磁

盤故障的時間：每1000年，每世紀，每?年，每個?，每個星期，每天，每?時，每分鐘，每秒鐘？(2)統(tǒng)計表明，?個20到21歲的美國公民平均死亡率為千分之?，由此推論20歲的MTBF時間（單位由?時轉(zhuǎn)換為年），對于?個20歲的?來說，MTBF給出期望的壽命是多?？(3)某類磁盤驅(qū)動器，?產(chǎn)商保證的MTBF為1百萬?時你能推算出它們的保質(zhì)期是多少年嗎？答：(1)750000/1000=750(?時)約等于31天，每個?發(fā)??次磁盤故障。(2)1年是8760?時，8760?時/0.001＝8760000?時（1000年）也就是說對于?個20歲的?來說，MTBF給出期望的壽命是1000年，這沒有任何實際意義。(3)從上??題可看出，MTBF給出期望的壽命沒有任何實際意義。?般來說，磁盤驅(qū)動器設計的壽命是5年，假如真的有?個MTBF為1百萬?時的磁盤，那么在其期望的壽命內(nèi)是不可能有故障的。12.01假設計算機系統(tǒng)采?CSCAN（循環(huán)掃描）磁盤