2022年操作系统复习应用题.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 1如程序A 和 B 单独执行时分别需要1 小时和 1.5 小时,其中CPU工作时间分别为18 分钟和 27 分钟;如采纳多道程序设计方法,让A 和 B 并行工作,假定CPU利用率达到50,另加 15 分钟系统开销,请问系统效率能提高多少. 解:在多道系统中,程序A 和 B 共用的 CPU时间为: 18 十 27 50 90 分钟系统效率提高A 和 B 单独执行的时间总和多道方式下总时间 A 和 B 单独执行的时间总和,即 60 十 90 90 十 15 60 十 90 45150301.假定在单CPU条件下有以下要执行的作业:优先级作业运行时间
2、1 10 2 2 4 3 3 3 0 作业到来的时间是按作业编号次序进行的 间单位 ; 即后面作业依次比前一个作业迟到一个时1 用一个执行时间图描述在采纳非抢占式优先级算法时执行这些作业的情形;2 对于上述算法,各个作业的周转时间是多少 .平均周转时间是多少 . 3 对于上述算法,各个作业的带权周转时间是多少 .平均带权周转时间是多少 . 解: 1 非抢占式优先级算法作业的执行情形如下:作业 到达时间 运行时间 完成时间 周转时间 带权周转时间1 0 10 10 10 1.0 2 1 4 17 16 4.0 3 2 3 13 11 3.7 平均周转时间 12.3 平均带权周转时间 2.9 2
3、如在后备作业队列中等待运行的同时有三个作业1、2、3,已知它们各自的运行时间为a、b、c,且满意关系 abc,试证明采纳短作业优先调度算法能获得最小平均周转时间;证明:由于短作业优先调度算法总是在后备作业队列中挑选运行时间最短的作业作为调度对象,因此对短作业优先调度算法而言,这三个作业的总周转时间为T1=a+a+b+a+b+c=3a+2b+c 1 如不按短作业优先调度算法来调度这三个作业,不失一般性,假定调度次序为 2、l 、3,就其周转时间为 T2=b+b+a+b+a+c=3b+2a+c 2 由1 、2 两式可得: T2-T1=b-a0 由此可见,短作业优先调度算法能获得最小平均周转时间;3
4、设有 4 道作业,它们的提交时间及执行时间如下:试运算在单道程序环境下,采纳先来先服务调度算法和最短作业优先调度算法时的平均周转时间和平均带权周转时间,并指出它们的调度次序;算; 时间单位:小时,以十进制进行计名师归纳总结 解:如采纳先来先服务调度算法,就其调度次序为1、2、 3、4;第 1 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 平均周转时间 T=2.0 十 2.8 十 3.1 十 3.3/4 2.8 平均带权周转时间 W=1十 2.8 十 6.2 十 11 4=5.25 如采纳短作业优先调度算法,就其调度次序为 1、4、3、2 平均周转时
5、间为 T=2.0+1.8+2.4+3.6/4=2.45 平均带权周转时间 W=1 十 6 十 4.8 十 3.6/4=3.85 4假设有四个作业,它们的提交、运行时间如下表所示;如采纳高响应比优先调度算法,试问平均周转时间和平均带权周转时间为多少? 时间单位小时,以十进制进行运算; 解:依据响应比的定义每次调度前运算出各作业的响应比,得到四个作业的调度次序为:作业 1、作业 3、作业 2、作业 4;平均周转时间为 T=2.0十 2.3 十 1.6 十 2.O/4=1.975 平均带权周转时间 W=1十 4.6 十 16 十 5/4=6.65 5有一个具有两道作业的批处理系统,作业调度采纳短作业
6、优先的调度算法,进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法;在下表所示的作业序列,作业优先数即为进程优先数,且优先数越小优先级越高;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1 列出全部作业进入内存时间及终止时间2 运算平均周转时间;分析 : 在此题中, 每个作业的运行将经受两级调度:作业调度和进程调度;作业调度采用短作业优先调度算法,进程调度采纳基于优先数的抢占式调度算法,高优先级的进程可以抢占系统处理机; 只有当作业调度程序将作业装入内存后,方能参加进程调度;此题中的批处理系统是两道作业系统,因此每次只能有两道作业进入
7、系统内存;此题中的作业和进程推进次序如下:10:00 时,A 作业到达;因系统的后备作业队列中没有其他作业,进程就绪队列中也没有进程, 故作业调度程序将作业A调入内存并将它排在就绪队列上,进程调度程序调度它运行;10:20 时,B 作业到达;因系统的后备作业队列中没有其他作业,故作业调度程序将作业 B 调入内存并将它排在就绪队列上;而作业 B 的优先级高于作业 A的优先级, 进程调度程序停止作业 A 的运行,将作业 A放入就绪队列,调度作业 B 运行; 此时,系统中已有两道作业在内存中运行,作业 A 已运行 20 分钟,仍需运行 20 分钟才能完成;10:30 时,C作业到达;因系统中已有两道
8、作业在内存中运行,故作业 C只能在后备作业队列中等待作业调度;此时, 作业 B已运行了 10 分针并将连续运行,仍需运行 20 分钟才能完成,作业 A 已等待 10 分针并将连续等待、仍需运行 20 分钟才能完成;10:50 时, B 作业运行 30 分钟终止运行,D作业到达;因系统中只有作业 A 在内存中运行,作业后备队列中有 C、D两道作业,按短作业优先的作业调度策略,作业 D被作业调度程序选中,装入内存运行,作业 C仍在后备作业队列中等待作业调度;在内存中,作业 A的优先级高于作业 D,进程调度程序调度作业 A 运行,作业 D在就绪队列中等待进程调度;此时, 作业 A 已运行了 20 分
9、钟, 在就绪队列中等待了30 分钟, 仍需运行 20 分钟才能完成;作业 C已在后备队列中等待了 20 分钟并将连续等待11:10 时, A 作业运行 40 分针终止运行;因系统中只有作业D在内存中运行,作业后备队列中只有作业 C在等待, 作业调度程序将作业 C装入内存运行; 因作业 C的优先级高于作业 D,进程调度程序调度作业 C运行,作业 D仍在就绪队列中等待进程调度;此时作业 D已在就绪队列中等待了 20 分钟并将连续等待;12:00 时, C作业运行 50 分针终止运行;因系统中只有作业 调度作业 D运行;12:20 时, D作业运行 20 分钟终止运行;D在内存,进程调度程序解: 1
10、 由上述分析可得出全部作业的进入内存时间和终止时间:(2)各作业执行时的周转时间为:名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 作业 A: 70 分钟作业 B: 30 分钟作业 c: 90 分钟作业 D: 90 分钟作业的平均周转时间为:70 十 30 十 90 十 90 470 分钟;6. 已知 3 个批处理作业中: 第一个作业 10.00 时到达,需要执行 2 小时;其次个作业在 10.1时到达,需要执行 1 小时;第三个作业在 10.5 小时到达,需要执行 0.5 小时;假如分别采用如下的表 1 和表 2 所示的两种作
11、业调度算法;1 运算各调度算法下的作业平均周转时间:2 这两种调度算法各可能是什么作业调度算法 . 表 1 调度算法 1 表 2 调度算法 2 解: 1 采纳调度算法1 的作业运行情形如下表3 所示:表 3 采纳调度算法 1 的作业运行情形表采纳调度算法 2 的作业运行情形如下表 4 所示:表 4 采纳调度算法 2 的作业运行情形表2 调度算法 1 是依据作业到达的先后次序执行的,所以它是先来先服务调度算法;调度算法 2 满意短作业优先的调度原就,所以它属于短作业优先调度算法;此外, 从响应比高者优先调度算法来看,当作业 1 在 12.0 完成时,作业 2 和作业 3 的响应比如下:作业 2
12、的响应比 1+1.9/1 2.9 ,作业 3 的响应比 1+1.5/0.54 也即,调度算法 2 也可能是响应比高者优先调度算法;名师归纳总结 7有三个进程P1,P2 和 P3 并发工作;进程P1 需用资源 S3 和 S1;进程 P2 需用资源 S1 第 4 页,共 18 页和 S2;进程 P3需用资源S2和 S3;回答:1 如对资源安排不加限制,会发生什么情形.为什么 . 2 为保证进程正确工作,应采纳怎样的资源安排策略.为什么 . - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 答: 1 可能会发生死锁 例如: 进程 P1,P2 和 P3 分别获得资源 S3,S
13、1 和 S2 后再连续申请资源时都要等待,这 是循环等待; 或进程在等待新源时均不释放已占资源 2 可有几种答案:由于执行前已获得所需的全部资源,故不会显现占有资源又等待别的资 A采纳静态安排 源的现象 或不会显现循环等待资源现象 ;或 B. 采纳按序安排 不会显现循环等待资源现象;或 C.采纳银行家算法 由于在安排时,保证了系统处于安全状态;4 , 2,2 ,系统中有进程 A,B, C 按如下次序恳求 8设系统有三种类型的资源,数量为 资源:进程 A 申请 3 ,2,1 进程 B 申请 1 ,0,1 进程 A 申请 0 ,1,0 进程 C申请 2 ,0,0 请你给出一种防止死锁的资源剥夺安排
14、策略,完成上述恳求序列,并列出资源安排过程,指明哪些进程需要等待,哪些资源被剥夺;解: 安排策略为: 当进程 Pi 申请 ri 类资源时, 检查 ri中有无可安排的资源,有就安排给 Pi ;否就将 Pi 占有的资源全部释放而进入等待状态;Pi 等待原占有的全部资源和新申请的资源 资源安排过程:剩余资源进程 A: 3 ,2, 1 1,0,1 进程 B: 1 ,0, 1 0,0,0 进程 C: 2 ,0, 0 1,2,1 进程 A:0 ,1,0 不满意 3 ,2,1 ,A 的全部资源被剥夺,A处于等待, C,B 完成之后, A 可完成;9某系统中有10 台打印机,有三个进程P1,P2,P3分别需要
15、8 台, 7 台和 4 台;如 P1,P2,P3 已申请到 4 台, 2 台和 2 台;试问:按银行家算法能安全安排吗?请说明安排过程;答:系统能为进程 P3 安排二台打印机;由于尽管此时 10 台打印机已安排给进程 P14 台,P22 台和 P34 台,全部安排完,但 P3已安排到所需要的全部 4 台打印机,它不会对打印机再提出申请,所以它能顺当运行下去,能释放占用的 4 台打印机,使进程 P1,P2 均可能获得乘余的要求 4 台和 5 台,按银行家算法是安全的;10在生产者消费者问题中,假如对调生产者进程中的两个 P 操作和两个 V 操作,就可能发生什么情形 . 解:假如对调生产者进程中的
16、两个 P 操作和两个 v 操作,就生产者消费者问题的同步描述为:int full=0; int empty =n; int mutex=1; main cobegin producer ; consumer ; coend 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - producer while 生产未完成 生产一个产品;pmutex; pempty; 送一个产品到有界缓冲区;vfull; vmutex; consumer while 仍要连续消费 pfull; pmutex; 从有界缓冲区中取产品; vmutex; vem
17、pty; 消费一个产品; 由于 V操作是释放资源, 因此对调 V 操作的次序无关紧要;而对调 P 操作的次序就可能导致死锁; 这是由于对调 P 操作后, 有可能显现这样一种特别情形:在某一时刻缓冲区中己装满了产品且缓冲区中无进程工作 这时信号量 full 的值为 n,信号量 empty 的值为 0,信号量 mutex 的值为 1 ,如系统此时调度生产者进程运行,生产者进程又生产了一个产品,它执行 Pmutex 并顺当进入临界区 这时 mutex 值为 0 ,随后它执行 pempty 时因没有空闲缓冲单元而受阻等待,等待消费者进程进入缓冲区取走产品以释放出缓冲单元;消费者进程执行 pfull 后
18、再执行 pmutex 时,因缓冲区被生产者进程占据而无法进入;这样就形成了生产者进程在占有临界资源的情形下,等待消费者进程取走产品,而消费者进程又无法进入临界区取走产品的僵局,此时两进程陷入死锁;11 n 个进程共享某种资源R,该资源共有m个可安排单位,每个进程一次一个地申请或释放资源单位; 假设每个进程对该资源的最大需求量均小于 m十 n,试证明在这个系统中不行能发生死锁;m,且各进程最大需求量之和小于解:设 maxi 表示第 i 个进程的最大资源需求量,needi 表示第 i 个进程仍需要的资源量, alloci 表示第 i 个进程己安排的资源量;由题中所给条件可知:max1+max2+
19、maxn=need1+ +needn+alloc1+ +allocnm+n 假如在这个系统中发生了死锁,那么一方面 alloc1+ +allocn=m 另一方面全部进程将陷入无限等待状态;m个资源应当全部安排出去,即名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由上述两式可得:need1+ +neednn 上式表示死锁发生后,n 个进程仍需要的资源量之和小于 n,这意味着此刻至少存在一个进程 i ,needi0,即它己获得了所需要的全部资源;既然该进程已获得了它所需要的全部资源, 那么它就能执行完成并释放它占有的资源,这与前面
20、的假设冲突,从而证明在这个系统中不行能发生死锁;12在银行家算法中,如显现下述资源安排情形:试问: 1 该状态是否安全 . 2假如进程 P2 提出恳求 Request 21 ,2,2,2 后,系统能否将资源安排给它. 解: 1 利用银行家算法对此时刻的资源安排情形进行分析,可得此时刻的安全性分析情形:从上述分析中可以看出,此时存在一个安全序列 安全的;P0, P3,P4,P1,P2 ,故该状态是2P2 提出恳求 Request2 1 , 2,2,2 ,按银行家算法进行检查:Request21 ,2,2, 2 Need22, 3, 5, 6 Request 21 ,2,2, 2 Availabl
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- 2022 操作系统 复习 应用题
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