2022年处理器管理 .pdf

《2022年处理器管理 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年处理器管理 .pdf（12页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、“操作系统概论”习题解答之处理器管理第 2 章 习题解答1、什么是多道程序设计？为什么要采用多道程序设计？答：让多个计算题同时进人一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计方法称为“多道程序设计”。对具有处理器与外围设备并行工作能力的计算机采用多道程序设计后，能充分发挥处理器的使用效率，增加单位时间内的算题量，提高整个系统的效率。2、现有 A、B两道程序，它们各自需要执行1 小时，其中各使用处理器18 分钟。今在一个多道程序设计系统中让A，B两道程序并行执行，总共花了72 分钟使两道程序都执行结束。问两道并行工作时的处理器利用率比单道执行时的处理器利用率提高了多少？答：单道执行处理器利用率

2、18（分钟）/120（分钟）100%15%。多道执行处理器利用率18（分钟）/72（分钟）100%25%则多道比单道执行的处理器利用率提高了10%。3、进程有哪些基本状态？画出进程基本状态变化图。答：进程在生命周期中，有三个基本的状态，任何一个进程被创建之后，在其生命周期内的任一个时刻，它总是处于这三个基本状态中的一个状态中，且仅处在一个状态中。这三个基本状态分别是：等待态：等待某一事件；就绪态：等待系统分配处理器以便运行；运行态：正在占有处理器运行。进程基本状态的转换如教材第19 页图 26。4、列举进程状态发生变化的事件。答：一、引起就绪态运行态的变迁的事件有：正在运行的进程时间片到而进入

3、就绪队列。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 12 页 -正在运行的进程因为等待某个事件而转入等待状态时。正在运行的进程出现故障或正常完成时。就绪队列中出现更高优先数的进程抢占CPU时。二、引起运行态就绪态的变迁的事件有：正在运行的进程时间片到，由执行转人就绪。CPU被高优先数的进程抢占，正在运行的进程被迫转人就绪。三、引起运行态等待态的变迁的事件：正在运行的进程等待某种事件的发生时。如一个进程运行中启动了外围设备，等待外围设备传输；进程在运行中申请资源（主存空间、外围设备）得不到满足变成等待状态；进程在运行中出现了故障（程序错、主存错等）变成等待干预状态。四、引起等

4、待态就绪态的变迁的事件：正在等待的事件完成时，等待态的进程被唤醒。如外围设备工作结束，使等待外围设备传输结束等待；等待的资源得到满足（另一进程归还）；故障排除后等待干预的进程结束等待。5、解释中断、中断源。答：由于某些事件的出现，中止现行进程的运行，而由操作系统去处理出现的事件，等待适当的时候让被中止的进程继续运行，这个过程称为中断。引起中断的事件称“中断源”。6、硬件发现中断事件后应做哪些工作？答：中断装置发现中断事件后，首先把出现的中断事件存放到程序状态字寄存器中的中断码位置，然后把程序状态字寄存器中的“当前”作为“旧”存放到预先约定好的主存固定单元中保护起来，再把已经确定好的操作系统处理

5、程序的“新”送到程序状态字寄存器，成为“当前”，这一过程称“交换”。中断装置通过交换名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 12 页 -完成中断响应，使被中断进程让出处理器，且使处理器按照中断处理程序的“新”控制执行。当中断处理程序就占用了处理器，它先从保存好的“旧”中取出中断码，分析发生的具体事件，从而可完成对中断事件的处理。7、中断处理程序应做哪些主要工作？答：中断处理程序应做的主要工作：保护尚未被硬件保护的现场信息，如通用寄存器内容，控制寄存器内容。设置中断屏蔽，使硬件只能响应比当前级别高的中断事件，而不响应其他事件。按不同中断事件进行不同处理。对事件处理结束后，转

6、向进程调度程序。由进程调度程序去选择一个可以运行的进程。8、在一个单处理器多道程序设计系统中，现有两道作业在同时执行，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，你将怎样赋予作业进程占有处理器的优先级？为什么？答：应该让输入输出为主的作业具有较高的优先级。当这种作业先占用处理器执行时，因常常要启动外围设备，一旦启动外围设备，它就会让出处理器，另一道作业就可占用处理器，使处理器和外围设备都处于忙状态。9、假定就绪状态的进程按其优先数自小到大顺序排成队列，当有一进程要进入就绪队列时，应按照它的优先数排在相应的位置上，试写出进程入队程序。答：将就绪进程的进程控制块按照从小到大顺序排成队列，当一进程就绪时，

7、应把它的进程控制块按优先数插入就绪队列。考虑单向链接方式，入队过程如下：var head,p,q,addpcb:link；begin 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 12 页 -if head=nil（/如果进程链表头是空的）then begin head:=addpcb；（/以所加入的进程作为链表的头）head.next=nil；（/它的下一个显然是没有的）end；else begin（/否则）p:=head；（/取得链表的头）while p nil and addpcb.pri=p.pri （/循环语句）do begin q:=p；（/取得前一个节点）p:=p

8、 next；end；（/此时 q 为符合条件的最后一个进程）q.next:=addpcb；（/新进程加到q 的后面）addpcb.next:=p（/把不符合要求的第一进程接到新进程的后面）end；end；10、解释处理器的两级调度？答：处理器的两级调度指作业调度和进程调度。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 12 页 -我们把磁盘上用来存放作业信息的专用区域称为输入井，把输入井中等待处理的作业称为后备作业，从输入井中选取后备作业装入主存储器的工作称为作业调度。作业被装入主存储器时，就为作业创建了一个进程，如果有多个进程竞争处理器，则只有一个进程可以被执行，其他进程都处

9、于就绪态，从就绪进程中选取一个进程，让它占用处理器的工作称为进程调度。11、什么是作业调度？作业调度选择作业的必要条件是什么？答：对成批进入输入井的作业，根据系统运行并行的道数和一定的规则，从输入井中选取若干后备作业让它们进入主存储器，使它们有机会去获得处理器的运行，这项工作称为“作业调度”。无论什么样的计算机系统在调度作业的时候必须遵循一个必要条件，即系统现有的尚未分配的资源可以满足被选作业的资源要求。12、设有供用户使用的主存空间100K，系统配有4台磁带机，现有一作业序列如下：作业号进入输入井时间要求计算时间要求主存量申请磁带机数1 10:00 25 分钟15K 2 台2 10:20 3

10、0 分钟60K 1 台3 10:30 10 分钟50K 3 台4 10:35 20 分钟10K 2 台5 10:40 15 分钟30K 2 台该系统采用多道程序设计技术，请分别写出采用“先来服务调度算法”和“计算时间最短优先算法”选中的作业执行次序。答：一、先来先服务法如下表：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 12 页 -作业号进入输入井时间进入主存时间开始计算时间结束计算时间周转时间解释1 10：00 10：00 10：00 10：25 25（注 1）2 10：20 10：20 10：25 10：55 35（注 2）4 10：35 10：35 10：55 11：1

11、5 40（注 4）5 10：40 10：55 11：15 11：30 50（注 5）3 10：30 11：30 11：30 11：40 70（注 3）注 1：此时输入井中只有一个作业且满足资源要求，因此被选中运行。注 2：作业 2 到达输入井，满足资源要求，装入主存，等到作业1 运行完毕进入运行态。注 4：由于作业3 要求主存空间无法满足，因此作业4 先行一步，运行期间作业5 进入输入井，由于作业1，2 的结束，作业5 因此满足资源要求，因此作业5 进入主存就绪。注 5：作业 3 仍要等候，作业5 可以运行。注 3：最后作业3 装入主存并运行平均周转时间为（25+35+40+50+70）/5=

12、44 分钟“先来服务调度算法”选中作业的执行次序是 1 2453 二、按计算时间最短者优先算法如下表：作业号进入输入井时间进入主存时间开始计算时间结束计算时间周转时间解释1 10：00 10：00 10：00 10：25 25（注 1）2 10：20 10：20 10：25 10：55 35（注 2）4 10：35 10：35 10：55 11：15 40（注 4）5 10：40 10：55 11：15 11：30 50（注 5）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 12 页 -3 10：30 11：30 11：30 11：40 70（注 3）注 1：此时输入井中只有一

13、个作业且满足资源要求，因此被选中运行。注 2：作业 2 到达输入井，满足资源要求，装入主存，等到作业1 运行完毕进入运行态。注 4：由于作业3 要求主存空间无法满足，因此作业4 先行一步装入主存，当作业2 让出处理器的同时，作业5 满足资源要求进入主存就绪。根据算法作业4 先进入处理器运行。注 5：作业 3 仍要等候，作业5 可以运行。注 3：最后作业3 装入主存并运行平均周转时间：（25+35+40+50+70）/544 分钟“计算时间最短者优先算法”选中作业的执行次序是 1 2453 13、在某计算中心的一个单道程序设计设计系统中，有 A、B、C 三个作业在等待处理，它们到达系统的时间和估

14、算需计算的时间如下表所示：作业到达时间估计时间A 8：30 130 分B 8：50 15 分C 9：20 70 分假定系统从9：30 开始调度作业，试问，采用计算时间短的作业优先算法和最高响应比优先算法调度时各自的等待和完成时间。答：一、计算时间短的作业优先算法：作业提交时间估算时间完成时间等待时间A 8:30 130 分13：05 145 B 8:50 15 分9：45 40 C 9:20 70 分10：55 25 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 12 页 -B的运行时间最短，为 15 分，系统 9：30 开始调度，B先运行至 9：45 结束，等待时间为8：50

15、9：30，即 40 分钟。C的运行时间为70 分，从 9：45 开始得到 CPU运行，至 10：55 结束，等待时间为9：209：45，即 25 分钟。A的运行时间最长，为130 分，从 10：55 开始得到 CPU运行，至 13：05 结束，等待时间为8：3010：55，即 145 分钟。二、最高响应比优先算法：响应比等待时间/计算时间作业提交时间估算时间完成时间等待时间A 8:30 130 分11：55 75 B 8:50 15 分9：45 40 C 9:20 70 分13：05 155 系统从 9：30 开始调度：A的响应比 60/130 0.462 B的响应比 40/15 2.667

16、C的响应比 10/70 0.143 所以 B先执行。B执行完毕后，9：45 开始重新调度：A的响应比 75/130 0.577 C的响应比 25/70 0.357 所以 A先执行。14、什么是进程调度？进程调度怎样使被选中的进程能占用处理器？名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 12 页 -答：在多道程序设计的系统中，往往同时有多个进程处于就绪状态，它们都要求得到处理器运行。单处理器的计算机系统中，每一时刻只能让一个进程占用处理器，操作系统按照某种调度算法从就绪队列的进程中选择一个进程，让选中的进程占用处理器运行。这一过程称为进程调度。由于进程调度是把处理器分配给一个被

17、选中的进程，所以，有时也把进程调度程序称为处理器调度。进程调度程序通过将选中进程的进程控制块中有关的现场信息，如通用寄存器、控制寄存器和程序寄存器的内容送入处理器相应的处理器中，来使该进程占有处理器。15在分时系统中采用“时间片轮转”的调度策略有什么优越性？答：在分时系统中的每个终端用户都希望系统能及时地响应自己的各种请求，采用时间片轮转的调度策略，使系统在一定的时间里轮流为用户服务，使每个用户感到好像只有自己一人在使用计算机系统。为了使用户得到满意的服务，设计分时系统必须考虑如何确定时间片的长短，以及可同时接收的终端用户的个数。16、分时系统中的进程可能出现如下图中的状态变化，请把产生每一种

18、状态变化的具体原因填写在表格的相应栏内？答：变化变化原因进程被选中运行运行满一个时间片（时间片到）启动 I/O I/O 设备传输结束17、某计算机系统中，进程调度采用时间片轮转调度算法。每个进程得到的时间片可随进程的执行情况而变化，在过去的时间里，若进程经常启动外设，则给它分配较短的时间片；若启动外设次数很少，则分配一个较长的时间片。请回答：(1)上述的分配时间片的方法有什么优点?名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 12 页 -(2)在系统中设置两个就绪队列，一个是时间片较短的进程就绪队列，另一个是时间片较长的进程就绪队列。那么，你认为在进程调度时应优先从哪个队列中选

19、取一个就绪进程占有CPU？为什么？答：（1）、经常启动外设的进程，它连续运行的时间相对较短，即使给它长的时间片，也可能经常在时间片未用完前因中断而让出处理器，所以只需分配较短的时间片。中断次数很少的进程，它连续运行的时间较长，为减少调度次数应给较大的时间片，尽可能让它较长时间占用处理器运行，可减少系统花费在调度上的开销，也可使处理器和外设较好的并行工作。（2）、让时间片短的就绪进程先占用CPU，因这类进程经常产生中断，当它占用CPU后因启动外设主动让出CPU时，就可以让其他进程使用CPU，这样就可尽量使CPU与别的部件并行工作。18、有五个进程P1，P2，P3，P4，P5。它们同时依次（一个接

20、一个）进入就绪队例，它们的优先级和所需要的处理器时间如下表所示：进程处理器时间优先数P1 10 3 P2 1 1 P3 2 3 P4 1 4 P5 5 2 只要就绪队列“非空”就可开始调度，且忽略进行调度等所花费的时间。请回答下列问题：（1）、写出分别采用“先来先服务”和“非抢占式的优先级”调度算法选中进程运行的次序。（2）、分别计算上述两种算法使各进程在就绪队列中的等待时间以及两种算法下的平均等待时间。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 12 页 -答：采用“先来先服务”调度算法的执行次序：P1P2P3P4P5 五个进程等待时间分别为：0，10，11，13，14

21、平均等待时间（0+10+11+13+14）/5 9.6 采用“非抢占式的优先数”调度算法的执行次序：P1P4P3P5P2 五个进程等待时间分别为：0，18，11，10，13（按 P1P2P3P4 P5顺序排列）平均等待时间（0+18+11+10+13）/5 10.4 19、什么是线程？线程和进程有什么异同？答：线程又称轻量级进程，是进程中可独立执行的子任务。线程与进程的区别：（1）、在采用线程技术的操作系统中，线程与进程的根本区别是把进程作为资源分配单位，而线程是调度执行单位。（2）、每一个进程都有自己的主存空间（不同的进程有不同的主存空间），但同一进程中的各线程共享该进程的主存空间，进程中的

22、所用线程对进程的整个主存空间都有存取权限。线程与进程的类似之处：（1）、同进程类似，一个线程被创建后便开始了它的生命周期，直到执行结束为止。线程的生命周期内也会经历等待、就绪和运行态的变化。（2）、线程是处理器的独立调度单位，多个线程可以并发执行。（3）、不同的线程可以执行相同的程序，即同一个服务程序若被不同的用户调用时，操作系统就为它们创建不同的线程。20、采用多线程技术有什么优点？答：采用多线程技术的优越性：（1）、减少了进程也就节省了分配进程控制块和工作区的开销。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 12 页 -（2）、创建线程的需要为线程建立一张“线程描述表”，以记录线程的活动情况，但不需要另行分配资源，创建速度快。（3）、线程间的信息传递在同一主存空间（进程所拥有的主存空间）总进行，不需要额外的通信机制，且传递速度快。（4）、线程能独立执行，能充分利用和发挥处理器与外围设备的并行工作能力。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 12 页 -