操作系统课后答案Word格式文档下载.docx
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而分时系统中的多路性则与用户情况有关，时多时少。
（2）独立性
实时事务处理系统中的每个终端用户在向实时系统提出服务请求时，是彼此独立地操作，互不干扰；
而实时过程控制系统中，对信息的采集和对对象的控制也都是彼此互不干扰。
（3）实时性
分时系统对响应时间的要求是以人们能够接受的等待时间为依据，其数量级通常规定为秒；
而实时系统对响应时间一般有严格限制，它是以控制过程或信息处理过程所能接受的延迟来确定的，其数量级可达毫秒，甚至微秒级。
事件处理必须在给定时限内完成，否则系统就失败。
（4）交互性
实时系统虽然也具有交互性，但这里人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。
它不像分时系统那样能向终端用户提供数据处理和资源共享等服务。
（5）可靠性
虽然分时系统也要求系统可靠，但实时系统对可靠性的要求更高。
因为实时系统控制、管理的目标往往是重要的经济、军事、商业目标，而且立即进行现场处理，任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至引发灾难性后果。
因此，在实时系统中必须采取相应的硬件和软件措施，提高系统的可靠性。
5.操作系统的功能包括哪几部分？
操作系统应该具有处理机管理、存储器管理、设备管理和文件管理的功能。
为了方便用户使用操作系统，还须向用户提供方便的用户接口。
6.在单CPU和两台I/O设备（I1、I2）的多道程序设计环境下，同时投入3个作业运行。
其执行轨迹如下：
Job1:
I2（30ms），CPU（10ms），I1（30ms），CPU（10ms），I2（20ms）
Job2:
I1（20ms），CPU（20ms），I2（40ms）
Job3:
CPU（30ms），I1（20ms），CPU（10ms），I1（10ms）
如果CPU、I1和I2都能并行工作，优先级从高到低依次为Job1、Job2和Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU，但不可抢占I1和I2。
试求：
（1）每个作业从投入到完成分别所需要的时间。
（2）从作业的投入到完成，CPU的利用率。
（3）I/O设备的利用率。
画出三个作业并行工作图如下（图中着色部分为作业等待时间）：
（1）Job1从投入到运行完成需110ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运行完成需110ms。
（2）CPU空闲时间段为：
60ms至70ms，80ms至90ms，100ms至110ms。
所以CPU利用率为（110-30）/110=72.7%。
（3）设备I1空闲时间段为：
20ms至40ms，90ms至100ms，故I1的利用率为（110-30）/110=72.7%。
设备I2空闲时间段为：
30ms至50ms，故I2的利用率为（110-20）/110=81.8%。
习题二答案
1.进程控制块（PCB）
2.进程
3.执行就绪阻塞
1.操作系统中为什么要引入进程的概念？
现代操作系统中一般都存在多个程序并发执行，程序并发所具有的间断执行、相互制约、运行结果不确定的特点，使得程序在并发执行过程要解决程序转换时候的现场保护，共享资源的合理分配以及程序的执行结果的可再现等问题。
这些问题靠程序这个静态的概念是无法进行解决的，因此需要引入进程的概念，利用进程来进行程序执行过程中的动态控制，有效管理和调度进入计算机系统中的程序，确保程序的并发执行。
2.试说明PCB的作用。
PCB是用来记录和管理进程运动变化过程的一个数据结构。
它是进程实体的一部分，它记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息。
系统利用PCB来控制和管理进程，PCB是进程存在的唯一标志。
进程与PCB存在一一对应的关系。
3.为了支持进程状态的变迁，OS至少要提供哪些进程控制原语？
OS提供进程创建原语create（）来创建新的进程，新创建的进程处于就绪状态。
系统提供撤销原语用来撤销完成或由于特殊原因需要撤销的进程。
系统提供阻塞原语，当进程需要阻塞时，调用阻塞原语，进程就会由执行转换为阻塞状态。
系统还提供有唤醒原语，当某事件完成或某资源可用时，调用唤醒原语，可以使处于阻塞状态的进程转换为就绪状态。
习题三答案
1.P（/wait）V（/signal）
2.一段时间内只许一个进程访问的资源访问临界资源的代码
3.继续执行进程排到阻塞队列中等待资源并自我阻塞
4.s<
=0阻塞就绪
5.共享内存区管道通信消息传递机制
6.空闲准入忙需等待有限停留有限等待
1.有座东西方向架设、可双向通行的单车道简易桥，最大载重负荷为4辆汽车。
请定义合适的信号量，正确使用PV操作，给出任一车辆通过该简易桥的管理算法。
需要设置一个互斥信号量mutex来确保桥的单行使用权，设置变量etolnum、ltoenum表示从西到东和从东到西的车辆的数目，同时设相应的两个互斥信号etolmutex、ltoemutex来确保变量etolnum、ltoenum的互斥使用，还需要设置一资源信号量count来控制上桥车辆的数目。
semaphoremutex,etolmutex,ltoemutex,count;
intetolnum=0,ltoenum=0;
mutex.value=1;
etolmutex.value=1;
ltoemutex.value=1;
count=4;
etol（）//从西向东过桥的车辆进程
{
wait（etolmutex）;
//要用到变量etolnum先申请变量的使用权
if（etolnum==0）wait（mutex）;
//如果是第一辆从西向东过桥的车辆需申请桥的使用权
etolnum++;
//从西向东过桥的车辆数目加1
signal（etolmutex）;
wait（count）;
//令可从西向东过桥的车辆数目减1
过桥；
signal（count）;
etolnum--;
//从西向东过桥的车辆数目减1
//最后一辆从西向东过桥的车辆需释放桥的使用权
}
ltoe（）//从东向西过桥的车辆进程
wait（ltoemutex）;
//要用到变量ltoenum先申请变量的使用权
if（ltoenum==0）wait（mutex）;
//如果是第一辆从东向西过桥的车辆需申请桥的使用权
ltoenum++;
//从东向西过桥的车辆数目加1
signal（ltoemutex）;
//令可从东向西过桥的车辆数目减1
ltoenum--;
///从东向西过桥的车辆数目减1
//最后一辆/从东向西过桥的车辆需释放桥的使用权
2.设在公共汽车上,司机和售票员的活动分别是：
司机：
启动车辆，正常行车，到站停车。
售票员：
上乘客，关车门，售票，开车门，下乘客。
用PV操作对其控制。
存在两个同步关系有，司机到站停车后售票员开车门，售票员关车门后司机才能启动车辆。
因此需要两个同步信号量。
semaphoreopen,close;
open.value=1;
close.value=0;
driver（）
while
（1）
wait（close）;
启动车辆;
正常行车;
到站停车;
signal（open）
conductor（）
上乘客;
关车门;
signal（close）;
售票;
wait（open）;
开车门;
下乘客;
}
3.理发师问题：
理发店理有一位理发师、一把理发椅和n把供等候理发的顾客坐的椅子。
如果没有顾客，理发师便在理发椅上睡觉，一个顾客到来时，它必须叫醒理发师，如果理发师正在理发时又有顾客来到，则如果有空椅子可坐，就坐下来等待，否则就离开。
试用pv操作实现理发师问题。
理发师要互斥地给顾客理发，所以要用一个互斥信号量mutex。
用变量waitnum表示等待的顾客的数目，为了互斥使用变量waitnum，需要设互斥信号量waitmutex。
如果没有顾客，理发师就睡觉。
理发师等待信号量custmer将其唤醒。
唤醒后就互斥地为顾客理发。
理发完毕后如果还有顾客就发next信号，换下一个顾客理发。
顾客进程中，如果是第一个顾客就唤醒理发师，否则等待，等到理发师的next信号，就去理发，理完离开。
为了控制等待的人数，设资源信号量waitcustomer。
semaphoremutex,waitmutex,customer,next,waitcustomer;
intwaitnum=0;
waitmutex.value=1;
customer.value=0;
next.value=0;
waitcustomer.value=n;
barber（）
wait（waitmutex）//互斥访问变量waitnum
if（waitnum==0）//如果没有顾客就睡觉
睡觉;
signal（waitmutex）；
wait（custmer）;
//等待被顾客唤醒
wait（mutex）;
//互斥地为顾客理发
理发;
signal（mutex）;
if（waitnum>
0）//如果还有顾客就叫下一个
signal（next）;
customer（）
wait（waitmutex）;
//互斥使用变量waitnum
if（waitnum==0）//如果是第一个顾客就唤醒理发师
singal（customer）;
signal（waitmutex）;
else
wait（waitcustomer）;
//如果不是第一个顾客就坐在凳子上等，空闲凳子减1
waitnum++;
//等待人数加1
等待;
wait（next）;
//等待理发师下一个的信号
去理发;
waitnum--;
//等待的顾客数目减1
signal（waitcustomer）;
//空闲凳子加1
理完发离开；
4.现有四个进程R1、R2、W1、W2，它们共享可以存放一个数的缓冲器B。
进程R1每次把来自键盘的一个数存入缓冲器B中，供进程W1打印输出；
进程R2每次从磁盘上读一个数存放到缓冲器B中，供进程W2打印输出。
为防止数据的丢失和重复打印，问怎样用信号量操作来协调这四个进程的并发执行。
为防止数据的丢失和重复打印，必须在缓冲区中数据打印后再放新的数据。
需设互斥信号量mutex保障对缓冲区的互斥使用。
进程R1数据供进程W1使用，两者之间是同步关系，需设同步信号量s1。
同理需为进程R2和W2设同步信号量s1。
semaphoremutex,s1,s2;
s1.value=0;
s2.value=0;
R1（）
从键盘读取数据；
wait（mutex）；
//放数据前先要申请缓冲区的使用权
将数据存入缓冲区B；
signal（s1）；
//发信号通知W1去打印数据
R2（）
从磁盘读取数据；
signal（s2）；
W1（）
wait（s1）；
//等待信号去取数据
从缓冲区B读取数据；
打印数据；
signal（mutex）；
//数据打印过后再释放缓冲区的使用权
W2（）
wai（s2）；
5.如果有三个进程R、W1、W2共享一个缓冲器B，而B中每次只能存放一个数。
当缓冲器中无数时，进程R可以将从输入设备上读入的数存放到缓冲器中。
若存放到缓冲器中的是奇数，则允许进程W1将其取出打印；
若存放到缓冲器中的是偶数，则允许进程W2将其取出打印。
同时规定：
进程R必须等缓冲区中的数被取出打印后才能再存放一个数；
进程W1或W2对每次存入缓冲器的数只能打印一次；
W1和W2都不能从空缓冲中取数。
写出这三个并发进程能正确工作的程序。
设互斥信号量mutex来保证缓冲区的互斥使用。
设同步信号量s1、s2来保证R进程同W1、W2进程之间的同步关系。
semaphoremutex,s1,s2；
mutex.value=1；
s1.value=0；
s2.value=0；
R（）
从输入设备读取数据i；
//申请打印机的使用权
将数据放入缓冲区B；
if（i%2!
=0）//如果数据为奇数，给W1发信号
else//如果数据为奇数，给W2发信号
W1（）
//等待缓冲区满的信号
从缓冲区B中读取数据；
//释放缓冲区的使用权
W2（）
wait（s2）；
习题四答案
一、单项选择题
题号
答案
B
1.终端型
2.n*（m-1）+1或者n*m+1-n
3.上下文切换程序
4.对换功能
5.平均周转时间
6.高响应比优先
7.抢占式
8.源分配图不可完全约简
9.饥饿
10.在忙式等待条件下发生的饥饿，称为活锁。
1.作业调度的影响因素有哪些？
作业调度中应该考虑的因素主要有以下几方面。
公平性
（2）均衡使用资源（3）提高系统吞吐量（4）平衡系统和用户需求
2.在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种迚程（作业）调度算法？
批处理系统的调度算法：
短作业优先、优先权、高响应比优先、多级反馈队列调度算法。
分时系统的调度算法：
时间片轮转法。
实时系统的调度算法：
最早截止时间优先即EDF、最低松弛度优先即LLF算法。
3.在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？
时间片的长短通常由以下4个因素确定：
（1）系统响应时间
（2）就绪队列进程数目（3）进程转换时间（4）CPU运行指令速度
4.在一个具有两个作业的批处理系统中，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，有如表所示的作业序列（表中所列作业优先数即为进程优先数，数值越小优先级越高）
列出所有作业进入内存时间以及结束时间
计算平均周转时间
作业
到达时间
估计运行时间
优先数
10：
00
40分钟
20
30分钟
30
50分钟
50
20分钟
题中的每个作业运行将经历两级调度，作业调度和进程调度。
作业调度采用短作业优先调度算法，而进程调度采用基于优先数的抢占式调度算法，即高优先级的进程可以抢占处理机。
此外，只有在作业调度程序将作业装入内存后，在内存的作业才能参与进程调度，并且，本题中的批处理系统是两道作业系统，即内存中最多允许有两道作业。
本题的执行情况如下：
①10：
00时，作业A到达并投入运行。
②10：
20时，作业B到达且优先级高于作业A，故作业B投入运行而作业A进入就绪队列。
③10：
30时，作业C到达，因内存中已有两道作业，故作业C进入后备队列等待调度进入内存。
④10：
50时，作业B运行结束，作业D到达，因按短作业优先调度测略，作业D被装入内存进入就绪队列，而作业A优先级高于作业D，故作业A投入运行。
⑤11：
10时，作业A运行结束，作业C被调入内存，且作业C优先级高于作业D，故作业C投入运行⑥12：
00，作业C运行结束，作业D投入运行。
⑦12：
20时，作业D运行结束。
由上述分析可得出所有作业进入内存时的时间以及结束时间。
进入内存时间
结束时间
11:
10:
11：
12:
（2）各作业执行的周转时间为：
作业A：
70分钟
作业B：
作业C：
90分钟
作业D：
作业的平均周转时间为T＝（70＋30＋90＋90）/4=70分钟
5.在银行家算法中，若系统中出现如表4-26所示的资源分配情况：
表4-26系统资源分配情况
Allocation
Need
Available
ABCD
ABCD
P0
0032
0012
1622
P1
1000
1750
P2
1354
2356
P3
0332
0652
P4
0014
0656
该系统是否安全？
若进程P2此时提出资源申请（1，2，2，2），系统能否将资源分配给它？
为什么？
⑴该状态是安全的，因为存在一个安全序列<
P0P3P4P1P2>
。
下表为该时刻的安全序列表。
Work
Work+Allocation
Finish
1654
1987
19911
29911
0333
1654
1987
19911
29911
3121417
true
⑵若进程P2提出请求Request（1，2，2，2）后，系统不能将资源分配给它，若分配给进程P2，系统还剩的资源情况为（0，4，0，0），此时系统中的资源将无法满足任何一个进程的资源请求，从而导致系统进入不安全状态，容易引起死锁的发生。
习题五答案
11
1.物理、逻辑
2.紧凑
3.最佳置换算法、先进先出置换算法、最近最久未用置换算法
4.实现逻辑XXX到物理XXX的转换
5.可重入的
6.静态链接、运行时动态链接
1.
（1）有2个空闲分区，第1个从XXX280KB开始，容量20KB，第2个从XXX400KB开始，容量112KB。
（2）有2个空闲分区，第1个从XXX210KB开始，容量90KB，第2个从XXX470KB开始，容量42KB。
（3）若申请序列加上req（90KB），采用首次适应算法，仍有2个空闲分区，第1个从XXX280KB开始，容量20KB，第2个从XXX490KB开始，容量22KB。
采用最佳适应算法，有1个空闲分区，从XXX470KB开始，容量42KB。
2.逻辑XXX对应的物理XXX为BF6A。
3.共产生4次缺页中断，如下所示。
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