操作系统第二章习题与解答.ppt

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1、2006.8大连民族学院计算机系第二章 作业管理与接口问答题与解答 operating IT systemDLNU1何谓作业，作业步，作业流？通常把何谓作业，作业步，作业流？通常把计算机的作业分成哪几种类别？它们的计算机的作业分成哪几种类别？它们的特点是什么？特点是什么？1答：作业是一次上机活动中，要求计算机所做工作的集合。作业是一答：作业是一次上机活动中，要求计算机所做工作的集合。作业是一个动态的概念，当上机活动终止后，作业便不复存在。个动态的概念，当上机活动终止后，作业便不复存在。作业步：由完成作业中某一相对独立事件的程序和数据构成，并由命令定作业步：由完成作业中某一相对独立事件的程序和数

2、据构成，并由命令定义之。义之。作业流：在批处理系统中，通常把一批作业按用户提交的先后次序或按某作业流：在批处理系统中，通常把一批作业按用户提交的先后次序或按某种优先原则，依次安置在相应的输入装置上，并在系统控制下，依次将它种优先原则，依次安置在相应的输入装置上，并在系统控制下，依次将它们输入到辅存中，这样的一批作业就形成了一个作业流。们输入到辅存中，这样的一批作业就形成了一个作业流。通常把计算机的作业分成两大类：一类为批量型，另一类为终端型。通常把计算机的作业分成两大类：一类为批量型，另一类为终端型。批量型作业的特点：作业周转时间长，作业控制方式是脱机控制。在具批量型作业的特点：作业周转时间长

3、，作业控制方式是脱机控制。在具有批量处理和分时两种功能的系统中，作业调度将批量型作业作为后台作有批量处理和分时两种功能的系统中，作业调度将批量型作业作为后台作业，并穿插于会话型作业中间调度。业，并穿插于会话型作业中间调度。终端型作业的特点：用户和计算机直接交互作用，终端多出现于分时系终端型作业的特点：用户和计算机直接交互作用，终端多出现于分时系统中。统中。operating IT systemDLNU2在一个多道程序系统中，一个作业从在一个多道程序系统中，一个作业从提交给系统到运行结束退出系统，通常提交给系统到运行结束退出系统，通常要经历哪几个阶段和哪些状态？由哪些要经历哪几个阶段和哪些状态？

4、由哪些程序来负责这些状态之间的变换？你能程序来负责这些状态之间的变换？你能说出这些状态转变的原因吗？说出这些状态转变的原因吗？2答：在一个多道程序系统中，一个作业从提交给系统答：在一个多道程序系统中，一个作业从提交给系统到运行结束退出系统，通常要经历收容、执行、完成三个到运行结束退出系统，通常要经历收容、执行、完成三个阶段和提交、后备、执行、完成四个状态。阶段和提交、后备、执行、完成四个状态。在一个多道程序系统中，用户提交的作业通过脱机（或在一个多道程序系统中，用户提交的作业通过脱机（或假脱机）输入。由假脱机）输入。由“作业注册作业注册”程序负责作业由程序负责作业由“提交提交”到到“后备后备”

5、状态的转换。由状态的转换。由“作业调度作业调度”程序负责将某一程序负责将某一“后备后备”状态的作业转换为状态的作业转换为“执行执行”状态，而后将控制权状态，而后将控制权交给进程管理系统。由交给进程管理系统。由“终止作业终止作业”程序负责将正常运行程序负责将正常运行结束或因发生错误而终止的作业转换为结束或因发生错误而终止的作业转换为“终止终止”状态。状态。operating IT systemDLNU3作业建立程序应具有哪些功能？作业建立程序应具有哪些功能？3答：当用户作业通过答：当用户作业通过SPOOLing系统被装入到外系统被装入到外存的输入井中时，系统为了对该作业进行描述和控制，存的输入井

6、中时，系统为了对该作业进行描述和控制，由由“作业建立作业建立”程序给该作业建立一个作业控制块程序给该作业建立一个作业控制块（JCB），其中包括该作业的属性，如作业名、拥有），其中包括该作业的属性，如作业名、拥有该作业的用户名、作业类型、作业状态、优先级、作该作业的用户名、作业类型、作业状态、优先级、作业在输入井中的位置及其长度，以及作业运行所需要业在输入井中的位置及其长度，以及作业运行所需要的资源等情况。在这些信息中，有些应由用户提供，的资源等情况。在这些信息中，有些应由用户提供，另一些则应由系统赋予。另一些则应由系统赋予。“作业建立作业建立”程序在为一个程序在为一个作业建立好作业建立好JCB

7、后，便将该后，便将该JCB插入到含有一系列插入到含有一系列JCB的后备队列中去。的后备队列中去。operating IT systemDLNU4作业管理主要包括哪些内容？作业调作业管理主要包括哪些内容？作业调度的主要功能是什么？常用的作业调度度的主要功能是什么？常用的作业调度算法有哪几种？作业调度和进程调度有算法有哪几种？作业调度和进程调度有什么区别？各在什么情况下调用它们？什么区别？各在什么情况下调用它们？如何评价一个作业调度算法的性能？确如何评价一个作业调度算法的性能？确定调度算法的原则是什么？定调度算法的原则是什么？4答：作业管理主要包括作业的进入、作业的调度、作业的控制，以及作业的终止

8、。作业调度的主要功能是：按系统规定的算法，从系统己接纳的一批作业中选取一个子集，并满足它们所需的资源，做好运行准备工作，使其成为内存中可运行的作业。常用的调度算法。对于单道批量处理系统说，其调度算法有：（1)先来先服务算法；(2)最短作业优先算法；(3)响应比高者优先调度算法。多道批量处理系统的调度算法：（l）基于先来先服务调度算法；（2)基于优先级高者优先调度算法：（3）分时与优先级相结合调度算法。作业调度与进程调度的区别：作业调度在操作系统内又叫宏观调度或高级调度。进程调度在操作系统内又叫微观调度或低级调度。作业调度起协调作用，决定竞争CPU的作业进入系统。具体的竞争CPU的胜负则由进程调

9、度来裁决，以决定CPU的最后获得者。在以下情况下，调用作业调度程序：当后备作业队列非空，且至少有一个作业进入完成状态而释放资源时，作业调度程序就从后备作业队列中选取一个子集，为它们分配内存和资源而使其进入执行状态；进程调度则是在。CPU空闲且就绪队列非空时，选取一个进程，为其分配CPU时间片。评价一个作业调度算法的性能优劣通常是用作业的平均周转时间或带权平均周转时间的长短来衡量。对于批处理系统，由于主要用于计算，因而对作业的周转时间要求较高，这样作业的平均周转时间或带权平均周转时间被用来衡量其调度程序的优劣。但对于分时系统来说，平均响应时间又被用来衡量调度策略的优劣。对于分时系统，除了要保证系

10、统的吞吐量大、资源利用率高之外，还应该保证用户能够容忍的响应时间。因此，在分时系统中，仅仅用周转时间或带权周转时间来衡量调度性能是不够的。对于实时系统来说，衡量调度策略的优劣的主要目标是满足用户要求的时限时间。确定作业调度算法的原则是：（1)选择的调度算法应与系统的整体设计目标一致。（2)注意系统资源的均衡使用，使I/O繁忙”的作业和CPU繁忙”的作业搭配起来运行。(3)应保证进入系统的作业在规定的截止时间内完成，而且应设法缩短作业的平均周转时间。operating IT systemDLNU5哪种算法既照顾哪种算法既照顾I/O型程序，而又饿型程序，而又饿不死计算型程序？不死计算型程序？5答：

11、一般认为答：一般认为I/O型作业（程序）是短作业，型作业（程序）是短作业，CPU型程序为长作业。响应比高者作业调度算法是可型程序为长作业。响应比高者作业调度算法是可以既照顾以既照顾I/O型作业，而又不至于饿死（长期得不到型作业，而又不至于饿死（长期得不到调度称为饿死）计算型作业的调度算法，因为响应比调度称为饿死）计算型作业的调度算法，因为响应比既考虑了作业的长短，又考虑了作业等待调度时间的既考虑了作业的长短，又考虑了作业等待调度时间的长短。长短。operating IT systemDLNU6许多调度算法是参数化的，例如，轮转法许多调度算法是参数化的，例如，轮转法需要一个参数指定时间片，多队列

12、反馈算法要需要一个参数指定时间片，多队列反馈算法要求定义队列个数、每个队列的调度算法，以及求定义队列个数、每个队列的调度算法，以及各队列中移动作业的数据等。这意味着这些算各队列中移动作业的数据等。这意味着这些算法实际上是一组算法的集合。例如，可视法实际上是一组算法的集合。例如，可视FCFS是一组不同时间片的轮转法组合。因此，是一组不同时间片的轮转法组合。因此，一种算法可能包含另一种算法。下面的各种算一种算法可能包含另一种算法。下面的各种算法之间有什么联系？法之间有什么联系？（1）优先级与）优先级与SJF（短作业优先）（短作业优先）（2）多级）多级队列反馈与队列反馈与FCFS（3）优先级与）优先

13、级与FCFS（4）轮转法与）轮转法与FCFS6答：（答：（1）短作业一般都有较高的优先级。（）短作业一般都有较高的优先级。（2）多级）多级队列反馈算法时，在每个队列中（同一优先级）的进程常队列反馈算法时，在每个队列中（同一优先级）的进程常常采用常采用FCFS。（。（3）同种优先级的进程按）同种优先级的进程按FCFS调度。调度。（4）轮转法调度总是从就绪队列中选第一个进程运行，）轮转法调度总是从就绪队列中选第一个进程运行，在就绪队列中常按在就绪队列中常按FCFS原则排队。又可以视原则排队。又可以视FCFS为一为一组不同时间片（组不同时间片（R=作业要求运行的时间）的轮转法，只作业要求运行的时间）

14、的轮转法，只轮转一次便完成作业。轮转一次便完成作业。operating IT systemDLNU7（1）作业调度算法的选择作业的原则，可以是保证）作业调度算法的选择作业的原则，可以是保证系统吞吐量大，对用户公平合理，充分发挥系统资源的系统吞吐量大，对用户公平合理，充分发挥系统资源的利用率。表利用率。表1-5-1给出了三种简单的作业调度算法，请给出了三种简单的作业调度算法，请指出每种算法主要是体现上述哪种原则的（在对应的行、指出每种算法主要是体现上述哪种原则的（在对应的行、列上打上列上打上记号）。记号）。调调度算法度算法吞吐量大吞吐量大公平合理公平合理发挥资发挥资源利用率源利用率先来先服先来先

15、服务务短作短作业优业优先先I/O量大与量大与CPU量大作量大作业业搭配搭配 7答：（答：（1）如表）如表1-6-1所示。所示。调调度算法度算法吞吐量大吞吐量大公平合理公平合理发挥资发挥资源利用率源利用率先来先服先来先服务务短作短作业优业优先先I/O量大与量大与CPU量大作量大作业业搭配搭配 operating IT systemDLNU(2)如果在实际系统中只采用上述三种简如果在实际系统中只采用上述三种简单算法中的任意一种，都只体现其中一单算法中的任意一种，都只体现其中一种原则，而其他原则得不到反映。为此，种原则，而其他原则得不到反映。为此，给出下列能反映多种原则的调度算法，给出下列能反映多种

16、原则的调度算法，并假定完全根据优先数，按从高到低顺并假定完全根据优先数，按从高到低顺序挑选作业，作业优先数按下述公式计序挑选作业，作业优先数按下述公式计算：算：K（优先数）（优先数）=（作业等待时间）（作业等待时间）2+1/作业要求运行时间作业要求运行时间试问：这种算法反映了上述原则中的哪试问：这种算法反映了上述原则中的哪些原则？简述理由。些原则？简述理由。(2)体现了先来先服务原则和最短作业优先原则。体现先体现了先来先服务原则和最短作业优先原则。体现先来先服务原则的理由是假若两道作业的运行时间相同，来先服务原则的理由是假若两道作业的运行时间相同，但到达时间不同，早到达的作业等待时间长，根据公

17、式但到达时间不同，早到达的作业等待时间长，根据公式计算，它的优先数大，则优先调度。体现最短作业优先计算，它的优先数大，则优先调度。体现最短作业优先原则的理由是假若两道作业同时到达，但运行时间不等，原则的理由是假若两道作业同时到达，但运行时间不等，根据公式计算，运行时间短的作业，其优先数高，因而根据公式计算，运行时间短的作业，其优先数高，因而优先调度。优先调度。operating IT systemDLNU8试比较下列作业调度算法，对短作业试比较下列作业调度算法，对短作业的优先程度，对长作业的虐待程度，哪的优先程度，对长作业的虐待程度，哪种算法有可能发生长作业被饿死（总得种算法有可能发生长作业被

18、饿死（总得不到调度）现象？不到调度）现象？(a）FCFS（先来（先来先服务）先服务）(b)SJF（短作业优先）（短作业优先）(c)HRN（响应比高者优先）（响应比高者优先）8答：（答：（1)对短作业的优先程度按升高排序对短作业的优先程度按升高排序为：为：(a)(c)(b)。（。（2)对长作业的虐待程度对长作业的虐待程度按严重程度排序为：按严重程度排序为：(a)(c)(b)。（。（3）(b)有可能饿死长作业。有可能饿死长作业。operating IT systemDLNU9假设某个系统的调度如图假设某个系统的调度如图1-5-1（1）所示，其中时间片）所示，其中时间片q=50 ms还假定系统中只有

19、还假定系统中只有A，B两个进程。两个进程。A执行计算执行计算20 ms后，做后，做P(S)操作；然后计算操作；然后计算20 ms，又返回起点循环，又返回起点循环，B开始执行开始执行30 ms计算后，计算后，做做V(S)操作；再计算操作；再计算20 ms后返回起点循环。如图后返回起点循环。如图1-5-1（2）所）所示。假定示。假定t=0时刻，时刻，A，B都在表都在表1-5-2时刻执行态进程就绪态进程阻时刻执行态进程就绪态进程阻塞态进程发生何种事件就绪队中，塞态进程发生何种事件就绪队中，A在在B前。且忽略进程切换时间：和前。且忽略进程切换时间：和P，V操作本身时间不计，试按表操作本身时间不计，试按

20、表1-5-2的格式写出的格式写出A，B两进程从两进程从t=0时刻到时刻到t=170 ms间的状态变化。间的状态变化。运行就绪阻塞被进程调度选中时间片到V(S)P(S)A进程L：计算20msP(S)计算20msgoto LB进程N：计算30msP(S)计算20msgoto N表1-6-2时刻执行态进程就绪态进程阻塞态进程发生何种事件t=0msAA.BBA被调度选中t=20msBAA执行P(S)后，S=-1，A变为阻塞态t=50msBAB做V（S），唤醒At=70msABB时间片到时，B为就绪t=120msBAA时间片到时，A做P(S)，A应变为阻塞态t=150msBAB做V（S），唤醒At=170msABB时间片到时 operating IT systemDLNU operating IT systemDLNU operating IT systemDLNU