《操作系统原理》习题及参考答案

２．设有三个进程 A、B、C，进程 A 需 8 毫秒处理时间，B 需 2 毫秒处理时间，C 需 24 毫 秒处理时间，分别考虑在就绪队列中的顺序为 ABC 时及 CBA 时，用先来先服务算法 进行调度时的平均等待时间。
解：当顺序为 ABC 时： Wa=0 Wb=8 Wc=10 Mw=(0+8+10)/3=6 ms 当顺序为 CBA 时： Wc=0 Wb=24 Wc=26 Mw=(0+24+26)/3=17 ms
３．设在内存中有三道程序：A、B、C，并按照 A、B、C 的优先次序运行，其内部计算和
I/O 操作时间由下图给出。
程序 A
程序 B
程序 C
计算 30ms
计算 60ms
计算 20ms
I/O 40ms
I/O 30ms
I/O 40ms
计算 10ms
计算 10ms
计算 20ms
要求： （1）试画出按多道程序运行的时间关系图（调度程序的执行时间忽略不计）。完成这三道 程序共花多少时间？比单道运行节省多少时间？ （2）若处理机调度程序每次进行程序状态转换的时间为 1ms，试画出在处理机调度程序管 理下各程序状态转换的时间关系图。完成这三道程序共花多少时间？ 解： (1)在调度程序执行时间忽略不计的情况下，这三道程序的执行时间如下图所示：
1
总的执行时间为 180ms.如果单道执行这三个程序共需 80+100+80=260ms.所以节约 260－ 180ms.
(2) 若处理机调度程序每次进行程序状态转换的时间为 1ms，这三道程序的执行时间如下 图所示：
总共花费 180+6=186ms. ４．系统调用（陷入）处理过程。
解：系统调用（陷入）处理过程和中断处理过程是一样的，只是中断源是执行了访管指令 （MS DOS 的 INT 或 UNIX 的 trap）。
-1
P1 P(S1)
2
3
7
0
-1
P1 x:=x+z
9
3
7
0
-1
P1 V(S2)
9
3
7
0
0
P1 z:=x+z
9
3
16
0
0
P2 y:=z+y
9
19
16
0
0
所以 x=9,y=19,z=16
6
１４． 利用 PV 操作，怎样才能保证进程 Pi 能按下面两图的次序正确执行，其中 S 表示 开始，F 表示结束。
解：
z 实现 A、B 进程间同步应设置 2 个信号量 S1, S2. 信号量 S1 表示缓冲区是否 为空；信号量 S2 表示缓冲区是否为满。
z S1 的初值为 1；S2 的初值为 0. z 同步算法 Begin mutex: semaphore; Aj: integer; mutex:=1; S2:=0; Cobegin
９．常用的进程调度算法和作业调度算法有哪些？哪些适用于作业调度？哪些适用于进程 调度？
解：常用的作业调度算法有：先来先服务算法（FCFS）、最短作业优先算法（SJF）、最高响 应比优先算法（HRRN）、优先级调度算法、均衡调度算法等。 常用的进程调度算法有：先来先服务算法（FCFS）、优先级调度算法、时间片轮转调度算法 （RR）、分级调度算法、多级反馈轮转算法（MultiLevel Feedback Queue）等。
2
中 中断
正常的中断屏蔽码
改变后的中断屏蔽码
断 优先
源 级 D1 D2 D3 D4 D5 D1 D2 D3 D4 D5
D1 1
1
1
1
1
1
1
0
0
00
D2 2
0
1
1
1
1
1
1
0
00
D3 3
0
0
1
1
1
1
1
1
00
D4 4
0
0
0
1
1
1
1
1
11
D5 5
0
0
0
0
1
1
1
1
01
(1)当使用正常的中断屏蔽码时，处理器响应各中断源的中断请求的先后顺序是什么？实际 上中断处理的先后次序是什么？ (2)当使用改变后的中断屏蔽码时，处理器响应各中断源的中断请求的先后顺序是什么？实 际上中断处理的先后次序是什么？ (3)如果采用改变后的中断屏蔽码， D1、D2、D3、D4 和 D5 同时请求中断时，画出处理器 响应各中断源的中断请求和实际运行中断服务程序过程的示意图。 解： (1) 当使用正常的中断屏蔽码时，处理器响应各中断源的中断请求的先后顺序是 D1、D2、 D3、D4、D5。 实际上中断处理的先后次序是 D1、D2、D3、D4、D5。 (2) 当使用改变后的中断屏蔽码时，处理器响应各中断源的中断请求的先后顺序是 D1、D2、 D3、D4、D5。 实际上中断处理的先后次序是 D4、D5、D3、D2、D1。 (3) 如果采用改变后的中断屏蔽码， D1、D2、D3、D4 和 D5 同时请求中断时，处理器响 应各中断源的中断请求和实际运行中断服务程序过程如下图所示：
１５． 设一个飞机航班售票系统有 n 个售票处，每个售票处通过终端访问系统的公共数据 区。假定公共数据区中的一些单元 Aj(j=1,2,3,…)分别存放某月某日某次航班的余票数。 用 P1,P2,…,Pn 表示个售票处为旅客服务时的处理进程； R1, R2, R3…, Rn 为各进程执 行时所用的工作单元。用 PV 操作和信号量保证售票系统的正确并发执行。
解：（1）设信号量 S2:=0; S3:=0; S4:=0;
P1:
P2:
P3:
……..
P(S2)
P(S3)
……..
……
……..
V(S2)
…….
…….
V(S3)
V(S4)
V(S4)
（2）设信号量 S3:=0; S4:=0; S5:=0; S6:=0;
P1: …….. …….. …….. V(S3)
C
9:00(9.0)
1
14.4
15.4
6.4
6.4
１２． 什么是进程同步？ 解：进程同步是指并发进程之间存在一种直接制约关系，一个进程的执行依赖另一个进程 的消息，当一个进程没有得到另一个进程的消息时应等待，直到消息到达才被唤醒。
１３． 设有两个优先级相同的进程 P1、P2 如下。令信号量 S1、S2 的初值均为 0，试问
１１． 对于下列三个作业，采用不可抢占的调度方式：先来先服务算法和短作业优先算法，
当第一个作业进入系统后开始调度，填写下面的表格。
先来先服务算法：
作业号
进入输入 需运行时 开始运行 完成时间 周转时间 带权周转
井时间 间（小时） 时间
时间
A
8:00
6.4
B
8:24
3.2
C
9:00
1
短作业优先算法：
作业号
进入输入 需运行时 开始运行 完成时间 周转时间 带权周转
井时间 间（小时） 时间
时间
A B C 解：
8:00
6.4
8:24
3.2
9:00
1
先来先服务算法：
作业号
进入输入 需运行时 开始运行 完成时间 周转时间 带权周转
井时间 间（小时） 时间
时间
A
8:00(8.0)
6.4
8.0
14.4
6.4
1
B
8:24(8.4)
１０． 处理机调度的目的是什么？有哪几种类型？每种调度的主要任务是什么？ 解：处理机调度的目的是使处理机在满足系统要求的响应时间、吞吐量和处理机利用率的 前提下及时地运行进程。调度有 4 种类型：长程调度：决定欲增加执行的进程池；中程调 度：决定增加部分或全部位于内存中进程数；短程调度：决定哪个就绪进程被处理机执行； I/O 调度：决定哪个进程未完成的 I/O 请求可被 I/O 设备处理。
P2: …….. …….. ……. V(S3)
P3: P(S3) P(S3) …….. V(S4) V(S5) V(S6)
P4: P(S4) P(S4) …….. …….
P4: P(S4) ……. …….. …….
P5: P(S5) ……. …….. …….
P6: P(S6) ……. …….. …….
６．进程有哪几种基本状态？作业有哪几种基本状态？画出作业进程基本状态关系图。 解：进程有三种基本状态：就绪态、运行态、等待态。作业有四种基本状态：输入态（提
交态）、后备态（收容态）、执行态、完成态。
3
７．系统调用 fork()工作过程。 （1） 为子进程在 proc 结构表中分配一个空项； （2） 为子进程赋一个唯一的 PID （3） 复制父进程上下文的逻辑副本。 （4） 增加与父进程相关联的有关文件系统的进程引用技术。 （5） 对父进程返回子进程的 PID，对子进程返回为 0. 语法：pid = fork(); 一个 fork()系统调用程序实例 #include <stdio.h> #include <sys/typex.h> #include <unisd.h>
P1、P2 并发执行结束后 x=? y=? z=? 写出并发执行的细节。（10 分）
进程 P1
进程 P2
x:=0; x:=x+2; P(S1); x:=x+z; V(S2); z:=x+z;
y:=1; y:=y+2; V(S1); z:=2*y+1; P(S2); y:=z+y;
解：①假设 P1 先执行，P2 后执行：