操作系统第二版课后习题答案.docx

1、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

2、 50 100 150 200 250 30050 100 50 10050 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

3、) 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; c

4、obegin 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，R 2 有一个

5、单位） ，它们被进程 P1、P 2 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.进程 P1 占用一个 R1,进程 P2 占有一个 R1,一个 R22 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

6、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).Max Allocation进程R1 R2 R3 R1 R2 R3P1 3 2 2 1 0 0P2 6 1 3 5 1 1P3 3 1 4 2 1 1P4 4 2 2 0 0 2R1P1 P2R2R1P1 P2R2(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

7、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)R1 R2 R3P1 2 2 3P2 1 0 2P3 1 0 3P4 4 2 0(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.(5)不能,因为资源不足.(6)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 2

8、min，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A 2 0 2B 4 8 12C 6 14 20D 8 18 26E 10 20 302 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/min1 8:00 1202 8:50 503 9:00 104 9:50 20 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1 8:00 120min 8:00 10:00 120min 12 8:50 50min 10:00 10:50 120m

9、in 2.43 9:00 10min 10:50 11:00 120min 124 9:50 20min 11:00 11:20 90min 4.5平均周转时间 =112.5min,平均带权周转时间 =4.975TW 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1 8:00 120min 8:00 10:00 120min 12 8:50 50min 10:30 11:20 150min 33 9:00 10min 10:00 10:10 70min 74 9:50 20min 11:10 10:30 40min 2平均周转时间 =95min,平均

10、带权周转时间 =3.25TW 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1 8:00 120min 8:00 10:00 120min 12 8:50 50min 10:10 11:00 130min 2.063 9:00 10min 10:00 10:10 70min 74 9:50 20min 11:00 11:20 90min 4.5平均周转时间 =102.5min,平均带权周转时间 =3.775TW3 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

11、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/MBA 7 CPU:1 I1:2 I2:2 50B 3 CPU:3 I1:1 10C 9 CPU:2 I1:3 CPU:2 60D 4 CPU:4 I1:1 20如下图2 3 21 11 2 23 1故有作业 周转时间/minA 12B 13C 7D 111.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

12、。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 个页面2203.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

13、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: ,由于主存大小为 218Byte,页面(001001001010011100101)2尺寸大小为 1KB,故主存有 256 块.所以物理地址为 与位移 并接,得八进制(100)8 (1100101110)2物理地址 (0010000001100101110)2=(201456)84.某分段管理采用如下段

14、表：段号 段长 内存起始地址0 380 951 20 5252 105 33003 660 8604 50 1800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 1 s ，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=1 75%+2 15%+(5000+2)

15、 10%=501.25s 6.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 6 12=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 7 12 58.3% OPT 算法如下页面

16、走向0 0 1 1 0 3 1 2 2 4 4 3缺页率为 5 12 41.7% 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。甲文件目录乙文件目录2.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 263168

17、 1024=257 故该数据的逻辑块号为 257，偏移为 0 1024 4=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

18、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 512 3 170 个索引项,512Byte=0.5KB 故直接寻址能管理的最大空间为：170 0.5KB =85KB 一次间接: 170 170 0.5KB=14450KB 二次间接: 170 170 170 0.5KB=2456500KB 三次间接: 170 170 170 170 0.5KB=417605000KB ABCDE甲乙ADEF4.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

19、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？1569 152=3 33 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

20、,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|+|

21、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

22、 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：20 8=160 块 606 160= 3 26。则柱面号为 3 每个柱面中每个磁头对应 8 块，126 8=15 6，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.