操作系统课堂练习

例：A、B两个程序，程序A按顺序使用CPU 10s，设备甲5s，CPU 5s，设备乙10s，CPU 10s，程序Ｂ按顺序使用设备甲10s，CPU 10s，设备乙5s，CPU 5s，设备乙10s。

问：①在顺序环境下执行程序A和B，CPU利用率多少？②在多道环境下呢？答：①A和B顺序执行时，A执行完毕B才开始，总共耗时80s，占用CPU40s，故利用率为40/80=50%。

②多道时，两程序共耗时45s,占用CPU 40s,故利用率40/45=88.89%已知一个求值公式（A2+3B）/（B+5A），若A、B已赋值，画出该公式求值过程的前趋图问题：管程中的多个进程进入当一个进入管程的进程执行等待操作时，它应当释放管程的互斥权；当一个进入管程的进程执行唤醒操作时（如Ｐ唤醒Ｑ），管程中便存在两个同时处于活动状态的进程处理方法有三种：⏹Ｐ等待Ｑ继续，直到Ｑ退出或等待√（Hoare）⏹Ｑ等待Ｐ继续，直到Ｐ等待或退出⏹唤醒是管程中可执行的最后一个操作（Hansen)例1：作业名到达时间服务时间A 0 1B 1 100C 2 1D 3100调度次序：A B C D例2：下面三个作业几乎同时到达系统并立即进行FCFS调度：作业名所需CPU时间作业1 28作业2 9作业3 3◆假设提交顺序为1、2、3，则平均作业周转时间T =◆若提交顺序改为作业2、1、3，则T=◆若提交顺序改为作业3、2、1，则T=◆FCFS调度算法的平均作业周转时间与作业提交的顺序有关。

练习：有如下四个进程，它们的到达时间和服务时间如下所示，请分别计算在采用FCFS、SPF非抢占调度算法时的平均周转时间和平均等待时间。

进程到达时间服务时间P1 0 7P2 2 4P3 4 1P4 5 4进程到达时间服务时间P10 7P2 2 4P34 1P45 4FCFS平均周转时间= ((7-0)+(12-2)+(8-4)+(16-5))/4=8◆平均等待时间= ((0-0)+(8-2)+(7-4)+(12-5))/4 = 4例：一个分时OS，10个终端，时间片100ms，每个用户的请求进程要300ms的时间处理，问终端用户提出二次请求的时间间隔最少是多少？解：响应时间＝100ms×10＝1s，每个用户的请求要获得3个时间片才能处理完，要轮转3次，才能都处理完，所以终端用户的二次请求时间间隔最少应为3s。

一个系统共有150个存储单元。

现有三个进程对存储的最大需求及已分配量如下表所示：试用银行家算法说明下面的请求是否安全：（1）第4个进程到达，最多需要60个存储单元，现提出25个单元的请求。

试问，若系统接受该请求，处于安全状态吗？（2）第4个进程到达，最多需要60个存储单元，现提出35个单元的请求。

试问，若系统接受该请求，处于安全状态吗？考虑有5个作业A到E，运行时间分别为2、4、1、1、1，到达时间分别是0、0、3、3、3。

对它们实行“短作业优先”、“高响应比优先”作业调度算法。

请分别计算它们的平均周转时间及平均等待时间。

例：设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048B，内存总共有8个存储块，试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？解：（1）页式存储管理系统的逻辑地址为：其中页内地址表每页的大小即2048B=2*1024B=211B，所以页内地址为11位；页号表最多允许的页数即16页=24页，所以页号为4位。

故逻辑地址至少应为15位。

（2）物理地址为：其中块内地址表每块的大小与页大小相等，所以块内地址也为11位；其中块号表内存空间最多允许的块数即8块=23块，所以块号为3位。

故内存空间至少应为14位，即214 =16KB。

例1：若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下表所示，已知页面大小为1024B，试将逻辑地址1011，2148，5012转化为相应的物理地址？画出其地址转换图。

解：由题知逻辑地址为：（1）逻辑地址1011（十进制）的二进制表示为：00 1111110011，由此可知逻辑地址1011的页号0，查页表知该页放在第2物理块中；其物理地址的二进制表示为：010 1111110011，所以逻辑地址1011对应的物理地址为0BF3H。

其地址转换图如后所示。

2）逻辑地址2148（十进制）的二进制为：10 0001100100，由此可知逻辑地址2148的页号是2，查页表知该页放入物理块1中；其物理地址的二进制是：001 0001100100，所以逻辑地址2148对应的物理地址是0464H。

（3）逻辑地址5012（十进制）的二进制表示为：100 1110010100，可知该逻辑地址的页号为4，查页表知该页为不合法页，则产生越界中断。

例：设有一页式存储管理系统，向用户提供的逻辑地址空间最大为16页，每页2048B，内存总共有8个存储块，试问逻辑地址至少应为多少位？内存空间有多大？解：（1）页式存储管理系统的逻辑地址为：其中页内地址表每页的大小即2048B=2*1024B=211B，所以页内地址为11位；页号表最多允许的页数即16页=24页，所以页号为4位。

故逻辑地址至少应为15位。

小与页大小相等，所以块内地址也为11位；其中块号表内存空间最多允许的块数即8块=23块，所以块号为3位。

故内存空间至少应为14位，即214 =16KB。

例：有一页式系统，其页表存放在主存中。

（1）如果对主存的一次存取需要100ns，试问实现一次页面访问的存取时间是多少？（2）如果系统加有快表，对快表的一次存取需要20ns,若平均命中率为85%，试问此时的存取时间为多少？解：（1）页表放主存中，则实现一次页面访问需2次访问主存，一次是访问页表，确定所存取页面的物理块，从而得到其物理地址，一次根据物理地址存取页面数据。

所以实现一次页面访问的存取时间为：100ns*2=200ns（2）系统加有快表，则实现一次页面访问的存取时间为：0.85*(20ns+100ns)+(1-0.85)*(20ns+2*100ns)=135ns例1、在一个段式存储管理系统中，其段表为：段号内存起始地址段长0 210 5001 2350 202 100 903 1350 5904 1938 95试求右表中逻辑地址对应的物理地址是什么？解：逻辑地址为：对应的物理地址为：210+430=640。

因为段内地址120>段长90，所为该段为非法段。

由段表可知段号为3位，段内地址为10位。

例2、某段表的内容如下：段号段首址段长度0 120K 40K1 760K 30K2 480K 20K3 370K 20K对于逻辑地址2154，它对应的物理地址为多少？解：逻辑地址为：由段表可知段号为2位，段内地址为16位，段允许的最大长度为216=210*26=1024*64=65536。

所以逻辑地址2154（二进制为100001101010）的段号为0，查段表知其对应的物理地址为：120K+2154=125034⏹某虚拟存储器的用户空间共有32个页面，每页1KB，主存16KB。

假定某时刻系统为用户的第0、1、2、3页分别分配的物理块号为5、10、4、7，试将虚拟地址0A5C 和093C变换为物理地址。

解：虚拟地址为：页号5位（25=32），页内位移10位（110=1024）；物理地址为：物理块号4位（24=16），块内位移（110=1024）10位。

虚拟地址0A5C对应的二进制为：00010 1001011100，即虚拟地址0A5C的页号为2，页内位移为1001011100，由题意知对应的物理地址为：0100 1001011100即125C。

同理求093C的物理地址为293C。

略第六章例：请分别解释在连续分配方式、隐式链接分配方式、显式链接分配方式和索引分配方式中如何将文件的字节偏移量3500转换为物理块号和块内位移量（设盘块大小为1KB，盘块号需占4个字节）。

解：首先，将字节偏移量3500转换成逻辑块号和块内位移量：3500／1024得到商为3，余数为428，即逻辑块号为3，块内位移量为428。

（1）在连续分配方式中，可从相应文件的FCB中得到分配给该文件的起始物理盘块号，例如a0，故字节偏移量3500相应的物理盘块号为a0+3，块内位移量为428。

（2）在隐式链接方式中，由于每个盘块中需留出4个字节（如最后的4个字节）来存放分配给文件的下一个盘块的块号，因此字节偏移量3500的逻辑块号为3500／1020的商3，而块内位移量为余数440。

从相应文件的FCB中可获得分配给该文件的首个（即第0个）盘块的块号，如b0；然后可通过读第b0块获得分配给文件的第1个盘块的块号，如b1；再从b1块中得到第2块的块号，如b2；从b2块中得到第3块的块号，如b3。

如此，便可得到字节偏移量3500对应的物理块号b3，而块内位移量则为440。

（3）在显式链接方式中，可从文件的FCB中得到分配给文件的首个盘块的块号，如c0；然后可在FAT的第c0项中得到分配给文件的第1个盘块的块号，如c1；再在FAT 的第c1项中得到文件的第2个盘块的块号，如c2；在FAT的第c2项中得到文件的第3个盘块的块号，如c3。

如此，便可获得字节偏移量3500对应的物理块号c3，而块内位移量则为428。

（4）在索引分配方式中，可从文件的FCB中得到索引表的地址。

从索引表的第3项（距离索引表首字节12字节的位置）可获得字节偏移量3500对应的物理块号d，而块内位移量为428。

例：存放在某个磁盘上的文件系统，采用混合索引分配方式，其FCB中共有13个地址项，第0-9个地址项为直接地址，第10个地址项为一次间接地址，第11个地址项为二次间接地址，第12个地址项为三次间接地址。

如果每个盘块的大小为512字节，若盘块号需要用3个字节来描述，而每个盘块最多存放170个盘块地址。

问：（1）该文件系统允许文件的最大长度是多少？（2）将文件的字节偏移量5000、15000、150000转换为物理块号和块内偏移量。

（3）假设某个文件的FCB己在内存，但其他信息均在外存，为了访问该文件中某个位置的内容，最少需要几次访问磁盘，最多需要几次访问磁盘？解：（1）该文件系统中一个文件的最大长度可达：10+170+170×170+170×170×170=4942080块，共4942080×512字节=2471040KB （2）5000／512得到商为9，余数为392，即字节偏移量5000对应的逻辑块号为9，块内偏移量为392。

由于9<10，故可直接从该文件的FCB的第9个地址项处得到物理盘块号，块内偏移量为392。

15000／512得到商为29，余数为152，即字节偏移量15000对应的逻辑块号为29，块内偏移量为152。