操作系统课后习题答案.docx

1.什么是操作系统？其主要功能是什么？操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,有效组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户和计算机直接的程序接口.2.在某个计算机系统中，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，程序A、B同时运行，A略早于B。A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。试说明：（1）两道程序运行时，CPU是否空闲等待？若是，在那段时间段等待？（2）程序A、B是否有等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。 0 50 100 150 200 250 300 50 100 50 100 50 100 20 100(1) cpu有空闲等待,在100ms150ms的时候.(2) 程序A没有等待cpu,程序B发生等待的时间是180ms200ms.1.设公共汽车上，司机和售票员的活动如下： 司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。 售票员的活动：关车门；售票；开车门。在汽车不断的到站、停车、行驶过程中，用信号量和P、V操作实现这两个活动的同步关系。semaphore s1,s2;s1=0;s2=0;cobegin 司机();售票员();coend process 司机() while(true) P(s1) ; 启动车辆; 正常行车; 到站停车; V(s2); process 售票员() while(true) 关车门; V(s1); 售票; P(s2); 开车门; 上下乘客; 2.设有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区，该缓冲区一次只能存放一个数据，P进程负责循环地从磁带机读入数据并放入缓冲区，Q进程负责循环地从缓冲区取出P进程放入的数据进行加工处理，并把结果放入缓冲区，R进程负责循环地从缓冲区读出Q进程放入的数据并在打印机上打印。请用信号量和P、V操作，写出能够正确执行的程序。semaphore sp,sq,sr; int buf;sp=1;sq=0;sr=0; cobegin process P() while(true) 从磁带读入数据; 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); 打印数据; coend.3.简述计数信号量的值与资源使用情况的关系。当计数信号量大于0时,表示可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数.1 假定某计算机系统有R1、R2两类可再用资源（其中R1有两个单位，R2有一个单位），它们被进程P1、P2所共享，且已知两个进程均以下列顺序使用两类资源： 申请R1申请R2申请R1释放R1释放R2释放R1 试求出系统运行过程中可能到达的死锁点，并画出死锁点的资源分配图。进程P1占有一个R1,一个R2,进程P2占有一个R1.R1 P2P1R2进程P1占用一个R1,进程P2占有一个R1,一个R2R1 P2P1R22 系统有同类资源m个，被n个进程共享，问：当mn和mn时，每个进程最多可以请求多少个这类资源，使系统一定不会发生死锁？mn时，每个进程最多请求1个这类资源时不会死锁；当mn时，如果 m/n商为k,余数为t：若t为0，每个进程最多请求k个，若t不为0，每个进程最多请求k+1个，则系统不会发生死锁。3 设当前的系统状态如下，此时Available=(1,1,2). 进程MaxAllocationR1R2R3R1R2R3P1322100P2613511P3314211P4422002 (1)、计算各个进程还需要的资源数 （2）、系统是否处于安全状态？为什么？（3）、进程P2发出请求向量request2=(1,0,1)，系统能把资源分配给它吗？ （4）、若在进程P2申请资源后，P1发出请求向量request1=(1,0,1)，系统能把资源分配给它吗？ （5）、若在进程P1申请资源后，P3发出请求向量request3=(0,0,1)，系统能把资源分配给它吗？(1)R1R2R3P1222P2102P3103P4420(2)系统处于安全状态,存在安全序列:P2P1P3P4.(3)系统能把资源分配给它,存在安全序列:P2P1P3P4.request1=(1,0,1)request2假分配后 allocation=100112211002available=(1,1,2)-(1,0,1)=(0,1,1)need=222001103420(4)不能,因为资源不足.(5)不能,因为这样做会让系统处于不安全状态.1 有5个批处理作业AE均已到达计算中心，其运行时间分别为2min、4min、6min、8min、10min。若采用时间片轮转算法，时间片为2min，计算出平均作业周转时间。作业执行时间等待时间周转时间A202B4812C61420D81826E1020302 若有如下表所示的4个作业进入系统，分别计算在FCFS、SJF、HRRF算法下平均周转时间和平均带权周转时间。作业提交时间估计运行时间/min18:0012028:505039:001049:5020 FCFS(先来先服务法)作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:0010:50120min2.439:0010min10:5011:00120min1249:5020min11:0011:2090min4.5平均周转时间 =112.5min,平均带权周转时间=4.975 SJF(短作业优先法)作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:3011:20150min339:0010min10:0010:1070min749:5020min11:1010:3040min2平均周转时间 =95min,平均带权周转时间=3.25 HRRF(高响应比优先法)作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:1011:00130min2.0639:0010min10:0010:1070min749:5020min11:0011:2090min4.5平均周转时间 =102.5min,平均带权周转时间=3.7753 多道批处理系统中有一台处理器和两台外部设备（I1和I2），用户存储空间为100MB。已知系统的作业调度及进程调度采用可抢占的高优先级调度算法(优先数越大优先级别越高)，主存采用不可移动的可变分区分配策略，设备分配遵循动态分配原则。现有4个作业同时提交给系统，如下表所示。求作业的平均周转时间。作业名优先数运行时间及顺序/min主存需求/MBA7CPU:1 I1:2 I2:250B3CPU:3 I1:110C9CPU:2 I1:3 CPU:260D4CPU:4 I1:120如下图 2 3 2 1 1 1 2 2 3 1故有作业周转时间/minA12B13C7D111.在动态分区存储管理下，按地址排列的主存空闲区为：10KB,4KB,20KB,18KB,7KB,9KB,12KB,15KB。对于下列连续存储区的请求: (1)12KB,10KB,9KB; (2)12KB,10KB,15KB,18KB。试问：使用最先适应算法、最佳适应算法、循环适应算法，哪个空闲区将被使用？(1)最先适应算法:314最佳适应算法:716循环适应算法346(2)最先适应算法:314最佳适应算法:7184循环适应算法:3482.一个32位计算机系统使用二级页表，虚地址被分为9位顶级页表、11位二级页表和页内偏移。试问：页面长度是多少？虚地址空间共有多少个页面？页面长度为4KB,虚地址空间共有220个页面3.某计算机系统提供24位虚存空间，主存空间为218Byte，采用请求分页虚拟存储管理，页面尺寸为1KB。假定应用程序产生虚拟地址11123456（八进制），而此页面分得的块号为100（八进制），说明此系统如何产生相应的物理地址并写出物理地址。虚拟地址 (11123456)8=(001001001010011100101110)2其中前面为页号,而后十位为位移:(001001001010011100101)2,由于主存大小为218Byte,页面尺寸大小为1KB,故主存有256块.所以物理地址为(100)8与位移(1100101110)2并接,得八进制物理地址 (0010000001100101110)2=(201456)84.某分段管理采用如下段表：段号段长内存起始地址0380951205252105330036608604501800将虚地址（0，260）、（2，200）、（4，42）转换为物理地址。（0，260）的物理地址为: 260+95=355（2，200）的物理地址为: 200105,故越界（4，42）的物理地址为: 1800+42=18425.一个有快表的页式虚拟存储系统，设主存访问周期为1s ，内外存传送一个页面的平均时间为5ms。如果快表的命中率为75%，缺页中断率为10%，忽略快表的访问时间，试求主存的有效存取时间。有效存取时间T=175%+215%+(5000+2)10%=501.25s6.设程序大小为460个字，考虑如下访问序列： 55，20，108，180，79，310，170，255，246，433，458，369（1）设页面大小为100个字，试给出访问序列页面走向。（2）假设程序可用主存为200字，采用FIFO,LRU,OPT淘汰算法，求出缺页中断率。（1）0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3（2）FIFO算法如下页面走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺页率为 612=50%LRU算法如下页面走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺页率为 71258.3%OPT算法如下页面走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺页率为 51241.7%1.若两个用户共享一个文件系统，用户甲使用文件A、B、C、D、E，用户乙要使用文件A、D、E、F。已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际不是同一个文件，用户甲、乙的文件D和E是同一个文件。试设计一个文件系统组织方案，使得甲乙能共享此文件系统而又不致造成混乱。甲文件目录ABCDE甲乙乙文件目录ADEF2.设有一个UNIX/LINUX文件，如果一个盘块大小为1KB，每个盘块号占用4Byte，那么，若进程欲访问偏移量263168Byte处的数据，需要经过几次间接寻址？逻辑块号从0开始编号 2631681024=257 故该数据的逻辑块号为257，偏移为0 10244=256 故一个盘块可存放256个索引项 unix/linu文件系统中，前10块为直接寻址，一次间接寻址256块， 25710+256 故需要一次间接寻址，就可读出该数据. 如果要求读入从文件首到263168Byte处的数据（包括这个数据），读出过程：首先根据直接寻址读出前10块；读出一次间接索引指示的索引块1块；将索引下标从0247对应的数据块全部读入。即可。共读盘块数10+1+248=259块3.某文件系统采用索引文件结构，设文件索引表的每个表目占用3Byte，存放盘块的块号，盘块的大小为512Byte。此文件系统采用直接、一次间接、二次间接、三次间接索引所能管理的最大磁盘空间是多少？在该文件系统中一个盘块可以存放5123170个索引项,512Byte=0.5KB故直接寻址能管理的最大空间为：1700.5KB =85KB 一次间接: 1701700.5KB=14450KB 二次间接: 1701701700.5KB=2456500KB三次间接: 1701701701700.5KB=417605000KB4.设某文件为链接文件，由5个逻辑记录组成，每个逻辑记录的大小与磁盘块大小相等，均为512Byte，并依次存放在50、121、75、80、63号磁盘块上。如要访问文件的第1569逻辑字节处的信息，要访问哪一个磁盘块？1569152=333 该字节对应的逻辑块号为3（从0开始编号），位于该块偏移33处。因此访问第80块盘块。 如果要读入该字节，则需从链首开始，逐块读入，直到第80块。所以总的读盘块次数为4次。1 磁盘有200个磁道，编号0199。现有请求队列：8，18，27，129，110，186，78，147，41，10，64，12。试用下面算法计算处理所有请求所移动的总柱面数。假设磁头的当前位置在磁道100。(1) FCFS （2）SSTF （3）SCAN,磁头当前正在按升序方向移动 （4）电梯算法，磁头当前正在按升序方向移动。(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|+|147-186|+|186-199|+|199-78|+|78-64|+|64-41|+|41-27|+|27-18|+|18-12|+|12-10|+|10-8|=290(4)|100-110|+|110-129|+|129-147|+|147-186|+|186-78|+|78-64|+|64-41|+|41-27|+|27-18|+|18-12|+|12-10|+|10-8|=2642 某磁盘共有200个柱面，每个柱面20个磁道，每个磁道有8个扇区，每个扇区为1024字节，每个扇区为一块。如果驱动程序接到的访问请求是读出编号为606的块（首块编号0），计算此信息块的物理位置。磁道从0开始编号，磁头从0开始编号，扇区从0开始编号。 每个柱面的块数：208=160块 606160= 326。则柱面号为3 每个柱面中每个磁头对应8块，1268=156，则磁头号为15，扇区号为6. 因此606块对应物理位置（柱面号，磁头号，扇区号）为（3，15，6）.3 某操作系统采用单缓冲技术传送磁盘数据。设从磁盘传送一块数据到缓冲区的时间为T1，将缓冲区的一块数据传送到用户区的时间为T2，CPU处理这一块数据的时间为T3。系统处理大量数据时，一块数据的处理时间是多少？MAX（T1,T3）+T24简述SPOOLING系统工作原理。SPOOLING技术是一种外围设备联机操作技术,它在输入和输出直接增加了输入井和输出井的排队转储环节,提高了设备的I/O速度.