操作系统计算题
计算题:
一、 生产消费者问题
为解决生产者消费者问题,应该设两个同步信号量,一个说明空缓冲区得数目,用S1 表示,初值为有界缓冲区得大小Ｎ,另一个说明已用缓冲区得数目,用Ｓ２表示,初值 为0。
由于在此问题中有M 个生产者与N 个消费者,它们在执行生产活动与消费活动中要对有界缓冲区进行操作。由于有界缓冲区就是一个临界资源,必须互斥使用,所以，另外还需要设置一个互斥信号量m ｕtex,其初值为1。
二、 地址
转
换
例１:若在一分页存储管理系统中,
某作
业得页表如下所示。已知页面大小为10２4字节,试将逻辑地址
１０11,２1４8，30０0，4000,5０12转化为相应得物理地址。
页号 块号
０ 2
１ 3
2 １
３ ６
解:本题中,为了描述方便,设页号为P,页内位移为W,逻辑地址为A,页面大小为Ｌ,则:
p=i ｎｔ(A ／L)
ｗ＝A mo ｄ L
对于逻辑地址1０11
ｐ=int(１０11/1０2４)＝0
w=１011 m ｏd 10２４=10１1
查页表第0页在第二块,所以物理地址为3059。
对于逻辑地址2148
p ＝ｉｎt(2148/1024)=2
w=2148 mod 10２４=1０0
查页表第2页在第1块，所以物理地址为112４。
对于逻辑地址３0０0
ｐ＝int(3000/１024)=2
w ＝３0０0 mod 1024＝9２８
查页表第2页在第1块, 所以物理地址为179６。
对于逻辑地址4000
p=ｉnt(4000/１024)＝３
ｗ=4000mod 1024=９2８
查页表第3页在第６块, 所以物理地址为７072。
对于逻辑地址5０12
ｐ＝int(5012/1０24)＝４
w＝５012moｄ102４=916
因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。
例2:
在一分页存储管理系统中，逻辑地址长度为16位,页面大小为40９6字节,现有一逻辑地址为2F6AH,且第0,1, 2页依次存放在物理块５，10 ,11中,问相应得物理地址为多少?
解：由题目所给给条件可知，本页式系统得逻辑地址结构为:
逻辑地址2F６AH得二进制表示如下:
由此可知逻辑地址2F6AH得页号为2,该页存放在第11号物理块中,用十六进制表示志号为B，所以物理地址为BF6AH、
三、求文件最大长度
例：设文件索引节点中有７个地址项,其中4个地
址项为直接地址索引,2个地址项就是一级间接地址索
引，1个地址项就是二级间接地址索引,每个地址项大
小为4字节，若磁盘索引块与盘块大小均为２56字
节，则可表示得单个文件得最大长度就是多少?
解答:本题得文件结构属混合索引分配方式。每个地址项大小为4字节,索引块与盘块大小为２５6字节,每个索引块中得项目数=2５6B/4B=64个。4个地址项为直接地址索引,对应得文件大小为４×２56B=1ＫB。2个地址项就是一级间接地址索引,对应得文件大小就是2×64×２56Ｂ=32ＫＢ,一个地址项就是二级间接地址索引,对应得文件大小为1×64×6４×256Ｂ=１０24KB。所以单个文件得最大长度=1KＢ+32KＢ＋１02４KＢ＝1057ＫB。
四、磁盘调度算法:
1.先来先服务ＦCFS
2.最短寻道时间优先SSＴF
3.SCAN算法
4.循环扫描(CＳCＡＮ)算法
例:假设一个活动头磁盘有２00道, 编号从0-1９9、当前磁头正在１43道上服务, 并且刚刚完成了125道得请求、现有如下访盘请求序列（磁道号）:
86, 1４7，9１, 177, ９4, 150,102, 175,13０
试给出采用下列算法后磁头移动得顺序与移动总量(总磁道数)、
(１)、先来先服务(FＣFS)磁盘调度算法、
（2)、最短寻道时间优先(ＳＳTF)磁盘调度算法、
(3)、扫描法（SCAＮ）磁盘调度算法、(假设沿磁头移动方向不再有访问请求时，磁头沿相反方向移动、)
答案:三、(1)86,147,91，１77,94,1５0,102,175，130
(2)当前磁头在143道上:
147，150,１３0,１０2,94,９1,８6，175,177
(３）当前磁头在1４３道上,并且刚刚完成１25道得请求
１47，150,175,177,１3０，10２，94,91,86
五、调度算法(求周转时间,加权周转时间)
1.先来先服务调度算法FCＦS:该算法按照进程进入就绪队列得先后顺序选择最先进
入该队列得进程,把处理机分配给它,使之投入运行。
例
２.优先级调度算法:总就是选择具有最高优先级得进程首先使用处理机。在这种算法
中,首先考虑得问题就是如何确定进程得优先数。分为：
?静态优先权:在创建进程得时候便确定得,且在进程得运行期间保持不变。(简单?易行,系统开销小,但不够精确,很可能出现优先权低得作业(进程）长期不被调度得情况。所以,只在要求不太高得系统中,才使用静态优先数(权）)
?动态优先权:在创建进程时所赋予得优先权,可以随进程得推进而改变，以便获得
更好得调度性能
例：
３、最短作业/进程优先法(SJＦ／SＰF）:SJＦ：从后备队列中选择估计运行时间最短得作业,先调入内存运行。
ＳＰF：从就绪队列中选择估计运行时间最短得进程，先将处理机分配给它，使它立即执行。
4、最高响应比作业优先算法(HRN）:就是对FCFS方式与SＪF方式得一种综合平衡响应比。Ｒ=(作业等待时间+需运行时间)/ 需运行时间
=１+已等待时间/ 需运行时间
＝1＋W/T
例：
六:页面置换算法
先进先出页面淘汰算法(FIFO)
选择在内存中驻留时间最长得页并淘汰之
理想淘汰算法—最佳页面算法(ＯＰT）
淘汰以后不再需要得或最远得将来才会用到得页面
最近最久未使用页面淘汰算法(ＬRＵ)
选择最后一次访问时间距离当前时间最长得一页并淘汰之
即淘汰没有使用得时间最长得页
1．已知页面走向为1、2、1、3、1、２、４、２、1、3、４,且开始执行时主存中没有页面。
若只给该作业分配2个物理块，当采用FIFO页面淘汰算法时缺页率为多少？假定现有一种淘汰算法,该算法淘汰页面得策略为当需要淘汰页面时,就把刚使用过得页面作为淘汰对象,试问就相同得页面走向,缺页率又为多少?
[分析及相关知识] 在进行内存访问时,若所访问得页已在主存,则称此次访问成功;若所访问得页不在主存,则称此次访问失败,并产生缺页中断。若程序P在运行过程中访问页面得总次数为Ｓ，其中产生缺页中断得访问次数为F,则其缺页率为：Ｆ／s、
解:根据所给页面走向，采用FIFO淘汰算法得页面置换情况如下:
页面走向 1 ２ 1 3 1 2４2 1 ３４
物理块 1 １１ 3 3 2 2 １１ 4
物理块 2 ２ 2 １ 1 ４4 3 3
缺页缺缺缺缺缺缺缺缺缺
从上述页面置换图可以瞧出:页面引用次数为1１次,缺页次数为9次,所以缺页率为9／11。
若采用后一种页面淘汰策略,其页面置换情况如下：
页面走向 1 2 1 ３1２４
2 1
3 ４
物理块 1 1 1 3 1 1 1 3 ４
物理块 2 2 ２24 2 ２ 2
缺页缺缺缺缺缺缺
缺缺
在一个请求分页存储管理系统中,一个作业得页面走向为4，３,2，1，4,3,５,4，3，２,1，5,当分配给该作业得物理块数分别为３,4时,试计算采用下述页面淘汰算法时得缺页率（假设开始执行时主存中没有页面),并比较所得结果。
（1）最佳置换淘汰算法
（2）先进先出淘汰算法
（3）最近最久未使用淘汰算法
解：(１)根据所给页面走向，使用最佳页面淘汰算法时,页面置换情况如下:
走向 4 3 2 1 4 ３ 5 4 3 2 1 5
块1 4 4 444 2 2
块２３33 3 3 １
块３ 2 1 5 5 5
缺页缺缺缺缺缺缺缺
缺页率为:7/12
走向 4 ３２1４3５ 4 3 2 1 5
块1 ４４ 4 4 4 1
块２３3 3 3 3
块3 2 2 ２２
块4 1 5 5
缺页缺缺缺缺缺缺缺
缺页率为：６/１2
由上述结果可以瞧出，增加分配给作业得内存块数可以降低缺页率
（2）根据所给页面走向,使用最佳页面淘汰算法时,页面置换情况如下：
走向４ 3 2 1 4 ３ 5 4３２1５
块1 4 ４４ 1 1 1５ 5 5
块２３ 3 3 4４ 4 3 2
块3 2 2 ２ 3 3 2 1
缺页缺缺缺缺缺缺缺
缺页率为:9/1２
走向４３ 2 1 4 3 5 4 3 ２ 1 5
块1 4 4 4 4 55５ 5 1 1
块2 ３ 3 3 ３４４ 4 4 ５
块3 2 ２２２ 3 3 3 3
块4 １ 1 1 1 2 ２ 2
缺页缺缺缺缺缺缺缺
缺页率为:10/1２
由上述结果可以瞧出,对先进先出算法而言,增加分配给作业得内存块数反而使缺页率上升，这种异常现象称为Beｌadｙ现象。
(３)根据所给页面走向,使用最佳页面淘汰算法时，页面置换情况如下:
走向４ 3 2 １ 4 3 5 4 ３ 2 1 ５
块14 4 4 1 1 1 5 ２2 2
块2 ３２4４４ 4 １ 1
块3 2 3 2 3 3３ 3 5
缺页缺缺缺缺缺缺缺
由上述结果可以瞧出,增加分配给作业得内存块数可以降低缺页率、