答：
采用短作业优先算法调度时，三个作业的总周转时间为：
Tl==a+（a+b）+（a+b+c）=3a+2b+c①
若不按短作业优先算法调度，不失一般性，设调度次序为：
J2、J1、J3。
则三个作业的总周转时间为：
T2=b＋（b＋a）＋（b＋a+c）=3b+2a+c②
令②-①式得到：
T2-Tl=b-a>0
可见，采用短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间。
6、若有一组作业J1，…，Jn，其执行时间依次为S1，…,Sn。
如果这些作业同时到试找出一种作业调度算法到达系统，并在一台单CPU处理器上按单道方式执行。
使得平均作业周转时间最短。
答：
首先，对n个作业按执行时间从小到大重新进行排序，则对n个作业：
J1'，…，Jn,创门的运行时间满足：
S1≤S2≤……≤S（n-l）≤Sn’。
那么有：
由于任何调度方式下，S1'+S2'+S3'＋…＋Sn’为一个确定的数，而当S1’≤S2’≤…≤S（n-1）’≤Sn’时才有：
0*S1+1*S2+2*S3+…（n-1）Sn的值最大，也就是说，此时T值最小。
所以，按短作业优先调度算法调度时，使得平均作业周转时间最短。
7、假定执行表中所列作业，作业号即为到达顺序，依次在时刻0按次序1、2、3、4、5进入单处理器系统。
（1）分别用先来先服务调度算法、时间片轮转算法、短作业优先算法及非强占优先权调度算法算出各作业的执行先后次序（注意优先权高的数值小）;
（2）计算每种情况下作业的平均周转时间和平均带权周转时间。
（1）采用FCFS算法调度作业，运作情况：
（2）采用双算法调度作业，若令时间片长＝l，各作业执行情况为：
1、2、3、4、5、l、3、5、1、5、1、5、1、5、1、l、l、1、1。
（3）采用SJF算法调度作业，运作情况：
（4）采用非剥夺优先权算法调度作业，运作情况：
8对某系统进行监测后表明平均每个进程在I/O阻塞之前的运行时间为T。
一次进程‘切换的系统开销时间为S。
若采用时间片长度为Q的时间片轮转法，对下列各种情况算出CPU利用率。
9有5个待运行的作业，各自预计运行时间分别是：
9、6、3、5和x，采用哪种运行次序使得平均响应时间最短？
答：
按照最短作业优先的算法可以使平均响应时间最短。
x取值不定，按照以下情况讨论：
10.有5个批处理作业A到E均己到达计算中心，其运行时间分别2、4、6、8和10分钟：
各自的优先级分跳狠掀完为、、飞、飞、氏积5、这里5为最高级。
对于1）时间片轮转算法、2）优先数法、3）短作业优先算法、4）先来先服务调度算法（按到达次序C、D、B、E、A），在忽略进程切换时间的前提下，计算出平均作业周转时间。
（对l）每个作业获得相同的2分钟长的时间片；对2）到4）采用单道运行，直到结束。
）
答：
（l）FCFS调度算法
（2）优先级调度算法
（3）时间片轮转法
按次序ABCDEBCDECDEDEE轮转执行。
（4）SJF调度算法
11、有5个批处理作业A到E均已到达计算中心，其运行时间分别10、6、2、4和8分钟；各自的优先级分别被规定为3、5、2、1和4，这里5为最高级。
若不考虑系统切换开销，计算出平均作业周转时间。
（1）FCFs（按A、B、C、D、E）;
（2）优先级调度算法，（3）时间片轮转法（每个作业获得相同的2分钟长的时间片）。
答：
（1）FCFS调度算法
（2）优先级调度算法
（3）时间片轮转法
按次序ABCDEABDEABEAEA轮转执行。
作业
执行时间
等待时间
周转时间
带权周转时间
A
B
C
D
E
10
6
2
4
8
20
l6
4
l2
20
30
22
6
16
28
3
3.66
3
4
3.5
作业平均周转时间作业平均带权周转时间
T=（30+22+6+16+28）/5=20.4
W=（3+3.66+3+4+3.5）/5=3.43
12（l）假定一个处理器正在执行两道作业，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，你将怎样赋予它们占有处理器的优先级？
为什么？
（2）假定一个处理器正在执行三道作业，一道以计算为主，第二道以输入输出为主，第三道为计算与输入输出均匀。
应该如何赋予它们占有处理器的优先级使得系统效率较高？
答：
处理器调度算法会考虑以下因素：
作业响应时间要求；让CPU尽量和外围设备并行工作；限制一个计算进程长时间霸占处理器。
因而，
（1）FO为主作业优先级高。
（2）输入输出为主作业优先级最高，输入输出均匀的作业其次，而计算为主作业的优先级最低。
13请你设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程切换，则CPU需要哪些信息？
请描述用硬件完成进程切换的工作过程。
答：
该计算机有一个专用硬件寄存器，它始终存放指向当前运行进程的PCB的指针。
当系统中发生了一个事件，如FO结束事件，CPU便可把运行进程的上下文保存到专用硬件寄存器指针指向的PCB中保护起来，然后，CPU转向中断向量表，找到设备中断处理程序入口，让专用硬件寄存器指针指向（设备）中断服务例程，于是，便可启动中断服务例程工作。
14设计一条机器指令和一种与信号量机制不同的算法，使得并发进程对共享变量的使用不会出现与时间有关的错误。
解：
（l）设计机器指令。
设计一条如下的”测试、比较和交换”三地址指令，提供了一种硬件互斥解决方案：
TC&S
R1
R3
B2
D2
该指令的功能如下：
l）C为一个共享变量，由地址2、即变址（B2）+D2给出，
（2）（Rl）与（C）比较，
（3）如果（Rl）=（C）则（R3）→C，并置条件码为"00",
如果（R1）≠（c）则（C）→Rl，并置条件码为"01".
（2）编写进程访问共享变量的程序。
对每个访问共享变量C的进程，编写访问共享变量的程序段为：
陆界区程序
说明
（C）→Rl;
loop2:
（R1）→R3;
Add/decreaseR3;
TC&S;
R（condition=01）loop2;
共享变量C的值保护到RI中。
Rl的值传送到R3中，进程修改共享变量时，先对R3操作（不是直接操作C）。
R3加1／减1，进程归还／申请由共享变量C代表的共享资源（假定每次一个）。
执行”测试、比较和交换”指令。
条件码＝01，转向循环loop2；否则离开临界区。
（3）程序执行说明。
此解与互斥使用共享变量的思路绝然不同，并发运行的进程可不互斥地访问它们的共享变量。
此方案认为造成共享变量C值错误的原因在于：
一个进程（Pl）在改变C值的过程中，另一个进程伊2）插进来也改变了C的值，而本进程（Pl）却不知道，造成了c值结果不正确。
如果有办法使本进程口1）能知道C值是否改变，改变的话在继承改变了的C值的基础上，再作自己的改变操作，则就不会导致共享变量C值的错误。
为此，本解决方案中，当一个进程l）准备改变C值时，先把C的值保护在Rl中，然后，通过R3来改变共享变量C的值。
当要把新的值（即R3内的值）送C之前，先要判断一下在本进程（P1）工作期间是否有别的进程口2）插进来也改变了C的值（并发进程P1、P2的执行完全会造成这种情况），方法是：
将扭1）中被保护的C的原来值，与C的当前值比较，若相等，说明C值未被改变过，则将本进程（Pl）修改过的新值送C（即（R3）一C）；若不相等，说明C值在工作期间被改变过，则应该继承C的新值（即（C）一Rl）并且返回到loop2处重新对C值计数，以此保证C值的最终结果的正确性。
这里提及”进程工作期间”指的是一个进程从开始至结束对共享变量C值的操作的这段时间，也就是执行进程，'I晦界区”这段程序的时间。
此外，在进程进入临界区之前，应等待直到C为非。
（即有资源可用）为止。
（4）举例。
假定系统中有静态分配资源磁带机共3台，被N个进程共享，由共享变量C来代表可用磁带机台数，其初值为3。
现有并发进程P1和P2均申请使用磁带机，执行临界区程序。
进程Pl执行临界区程序
（C）→R1；因（C）=3，故（R1）=3。
loop2:
（Rl）→R3因（R1）=3，故（R3）当前也＝3。
decreaseR3：
申请使用磁带机，做减1操作，故（R3）=2.
TC&S执行”测试、比较和交换，,TC&S指令。
如果R1=（C）则（R3）→C，即（C）=2，并置条件码为”00",跳出临界区程序，去使用磁带机。
如果（Rl）≠（C），例如，（C）=2，说明进程P2抢先申请了磁带机，所以，C与保护在R1中的值不一样了（C的值必
小于Rl的值），应以C的当前值为准，执行（C）Rl（R1此时变为2），并置条件码为”01"，转向foopZ。
于是伍1）=2,跟着（R3卜2。
接着卿）减1后应＝l了。
再执行TC&S时，由于伍1卜（C）=2，会使C变为1。
r（conditio二01）loop2;
巧单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务调度算法和最高响应比优先算法进行调度，哪一种算法性能较好？
请完成下表：
作业
提交时间
运行时间
开始时间
完成时间
周转时间
带权周转时间
1
2
3
10:
00
10:
10
10:
25
2:
00
1:
00
0:
25
平均作业周转时间=
平均作业带权周转时间W=
答：
可见HRRF比FIFO要好
16若有如表所示四个作业进入系统，分别计算在FCFS、S开和HRR卫算法下的平均周转时间与带权平均周转时间。
（时间以十进制表示）
答：
17Kleinrock提出一种动态优先权算法：
进程在就绪队列等待时，其优先权以速率a变化；当进程在处理器上运行，时其优先权以速率p变化。
给参数a,b赋以不同值可得到不同算法。
（l）若a＞b＞c是什么算法？
（2）若a＜b＜c是什么算法
答：
（l）是先进先出算法。
因为在就绪队列中的进程比在CPU上运行的进程的优先数提高得快，故进程切换时，先进入就绪队列的进程优先权就越高。
（2）是后进先出算法。
因为在就绪队列中的进程比在CPU上运行的进程的优先权下降得快，故后进入就绪队列的进程此先进入的进程的优先权高。
18有一个四道作业的操作系统，若在一段时间内先后到达6个作业，它们的提交和估计运行时间由下表给出：
系统采用SJF调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但作业运行时可被更短作业抢占。
（l）分别给出6个作业的执行时间序列、即开始执行时间、作业完成时间、作业周转时间。
（2）计算平均作业周转时间。
答
说明：
（1）J2到达时抢占J1;J3到达时抢占J2。
（2）但J4到达时，因不满足SJF，故J4不能被运行，J3继续执行5分钟。
（3）由于是4道的作业系统，故后面作业不能进入主存而在后备队列等待，直到有作业结束。
（4）根据进程调度可抢占原则，J3第一个做完。
而这时J5、J6均己进入后备队列，而J5可进入主存。
（5）因J5最短，故它第二个完成。
这时J6方可进入主存。
因J6最短，故它第三个完成。
（6）然后是：
J4、J2和J1
（7）T=（155+95+20+55+15+20）/6=60
19、有一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法，在下表所示的作业序列，作业优先数即为进程优先数，优先数越小优先级越高。
（1）列出所有作业进入内存时间及结束时间。
（2）计算平均周转时间。
答：
每个作业运行将经过两个阶段：
作业调度（SJF算法）和进程调度（优先数抢占式）。
另外，批处理最多容纳2道作业，更多的作业将在后备队列等待。
（l）10:
00，作业A到达并投入运行。
（3）10:
2O，作业B到达且优先权高于作业A，故作业B投入运行而作业A在就绪队列等待。
（4）10:
30，作业C到达，因内存中已有两道作业，故作业C进入作业后备队列等待。
（5）10:
50，作业B运行结束，作业D到达，按SJF短作业优先算法，作业D被装入内存进入就绪队列。
而由于作业A的优先级高于作业D，故作业A投入运行
（6）11:
10，作业A运行结束，作业C被调入内存，具作业c的优先级高于作业D,故作业C投入运行。
（7）12:
00，作业c运行结束，作业D投入运行。
（8）12:
20，作业D运行结束。
各作业周转时间为：
作业A70，作业B30，作业C90，作业D90。
平均作业周转时间为70分钟。
20、某多道程序设计系统供用户使用的主存为100K，磁带机2台，打印机1台。
采用可变分区内存管理，采用静态方式分配外围设备，忽略用户作业FO时间。
现有作业序列如下：
作业调度采用FCFS策略，优先分配主存低地址区且不准移动已在主存的作业，在主存中的各作业平分CPU时间．现求：
（l）作业被调度的先后次序？
（2）全部作业运行结束的时间？
（3）作业平均周转时间为多少？
（4）最大作业周转时间为多少？
答：
（l）作业调度选择的作业次序为：
作业1、作业3、作业4、作业2和作业5.
（2）全部作业运行结束的时间9:
30。
（3）周转时间：
作业1为30分钟、作业2为55分钟、作业3为40分钟、作业4为40分钟和作业5为55分钟。
（4）平均作业周转时间＝44分钟。
（5）最大作业周转时间为55分钟。
分析：
本题综合测试了作业调度、进程调度、及对外设的竞争、主存的竞争。
8:
oo作业1到达，占有资源并调入主存运行。
8:
20作业2和3同时到达，但作业2因分不到打印机，只能在后备队列等待。
作业3资源满足，可进主存运行，并与作业1平分CPU时间。
8:
30作业1在8:
30结束，释放磁带与打印机。
但作业2仍不能执行，因不能移动而没有30KB的空闲区，继续等待。
作业4在8:
30到达，并进入主存执行，与作业3分享CPU
8:
35作业5到达，因分不到磁带/打印机，只能在后备队列等待。
9:
00作业3运行结束，释放磁带机。
此时作业2的主存及打印机均可满足，投入运行。
作业5到达时间晚，只能等待。
9:
10作业4运行结束，作业5因分不到打印机，只能在后备队列继续等待。
9：
15巧作业2运行结束，作业5投入运行。
9:
30作业全部执行结束。
21、某多道程序设计系统采用可变分区内存管理，供用户使用的主存为200K，磁带机5台。
采用静态方式分配外围设备，且不能移动在主存中的作业，忽略用户作业I/O时间。
现有作业序列如下：
现求：
（l）FIFO算法选中作业执行的次序及作业平均周转时间？
（2）SJF算法选中作业执行的次序及作业平均周转时间？
（进程调度也采用FCFS）
答：
（1）FIFO算法选中作业执行的次序为：
A、B、D、C和E作业平均周转时间为63分钟
（2）SJF算法选中作业执行的次序为：
A、B、D、E和C。
作业平均周转时间为58分钟
详细说明：
1．先来先服务算法。
说明：
（1）8:
30作业A到达并投入运行。
注意它所占用的资源。
（2）8:
50作业B到达，资源满足进主存就绪队列等CPu。
（3）9:
00作业C到达，主存和磁带机均不够，进后备作业队列等待。
（4）9:
05作业D到达，磁带机不够，进后备作业队列等待。
后备作业队列有C、D。
（5）9:
10作业A运行结束，归还资源磁带，但注意主存不能移动（即不能紧缩）。
作业B投入运行。
作业C仍因主存不够而等在后备队列。
这时作业E也到达了，。
也由于主存不够进入后备作业队列。
此时作业D因资源满足（主存磁带均满足），进主存就绪队列等待。
后备作业队列还有C、E。
（6）9:
35作业B运行结束，作业D投入运行。
这时作业C因资源满足而调入主存进就绪队列等CPU。
而作业E因磁带机不够继续在后备作业队列等待。
（7）9:
55作业D运行结束，作业C投入运行。
这时作业E因资源满足而调入主存进就绪队列等CPU。
（8）10:
30作业C运行结束，、作业E投入运行。
（9）10:
40作业E运行结束。
2．短作业优先算法。
说明：
（1）8:
30作业A到达并投入运行。
注意它所占用的资源。
（2）8:
50作业B到达，资源满足进主存就绪队列等CPU。
（3）9:
00作业C到达，主存和磁带机均不够，进后备作业队列等待。
（4）9:
05作业D到达，磁带机不够，进后备作业队列等待。
后备作业队列有C、D.
（5）9:
10作业A运行结束，归还资源磁带，但注意主存不能移动（即不能紧缩）。
作业B投入运行。
作业C仍因主存不够而等在后备队列。
这时作业E也到达了，虽然该作业最短，也由于主存不够进入后备作业队列．此时作业D因资源满足（主存磁带均满脚，进主存就绪队列等待。
后备作业队列还有C、E。
（6）9:
35作业B运行结束，作业D投入运行。
这时作业C和E资源均满足，但按SJF应把作业E调入主存进就绪队列等CPU。
而作业C因磁带机不够继续在后备作业队列等待。
（7）9:
55作业D运行结束，作业C调入主存进就绪队列等CPU.
（8）10:
05作业E运行结束，作业C投入运行．
（9）10:
40作业C运行结束。
上题中，若允许移动己在主存中的作业，其他条件不变，现求：
（l）FIFO算法选中作业执行的次序及作业平均周转时间？
（2）SJF算法选中作业执行的次序及作业平均周转时间？
答：
FIFO算法选中作业执行的次序为：
SJF算法选中作业执行的次序为：
（l）A、B、D、E和C。
作业平均周转时间为58分钟。
（2）A、B、E、D和C。
作业平均周转时间为56分钟。
与上题类同，详细说明略。
23、设计一个进程定时唤醒队列和定时唤醒处理程序：
（l）说明一个等待唤醒进程入队v的过程。
（2）说明时钟中断时，定时唤醒处理程序的处理过程。
（3）现有进程P1要求20秒后运行，经过40秒后再次运行；PZ要求25秒后运行；P3要求35秒后运行，经过35秒后再次运行；P4要求60秒后运行。
试建立相应的进程定时唤醒队列。
答：
组织如下的定时唤醒队列
。
（l）当一个需定时唤醒的进程要入队时，根据它要唤醒的时间，被扦入队列的适当位置，注意，唤醒时间按增量方式存放。
（2）每当时钟中断时，时钟中断例程判别把队列中的第一个进程的时间量减1，直到该值为时唤醒进程工作。
同时队列中下一个进程成为队列头。
24、一个实时系统有4个周期性事件，周期分别为50、100、300和250ms。
若假设其处理分别需要35、20、10和Xms，则该系统可调度允许的X值最大为多少？
实时任务可调度应满足：
35/50+20/100+10/300+X/250＜l
X＜250（l-28/30）=250×0.067=16.75ms
第三章同步、通讯与死锁
1、有三个并发进程：
R负责从输入设备读入信息块，M负责对信息块加工处理；P负责打印输出信息块。
今提供；
l）一个缓冲区，可放置K个信息块；
2）二个缓冲区，每个可放置K个信息块；
试用信号量和P、V操作写出三个进程正确工作的流程。
答：
1）varB:
array[0,k-1]ofitem;
sread:
semaPhore:
=k;
smanage:
semaPhore:
=0;
swrite:
se
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