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操作系统真题Word文档格式.docx
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31.01
分别采用先来先服务和短作业优先作业调度算法。
试问它们的平均周转时间各是什么?
你是否还可以给出一种更好的调度算法,使其平均周转时间优于这两种调度算法?
解:
(1)采用先来先服务作业调度算法时的实施过程如下。
作业到达时间所需CPU时间开始时间完成时间周转时间
10.080.08.08.0
20.448.012.011.6
31.0112.013.012.0
这时,作业的调度顺序是1→2→3。
其平均周转时间为:
(8+11.6+12)/3=10.53
(2)采用短作业优先作业调度算法时的实施过程如下。
作业到达时间所需CPU时间开始时间完成时间周转时间
10.080.08.08.0
31.018.09.08.0
20.449.013.012.6
这里要注意,在作业1运行完毕进行作业调度时,作业2和3都已经到达。
由于是实行短作业优先作业调度算法,因此先调度作业3运行,最后调度作业2运行。
所以,这时的作业调度顺序是1→3→2。
(8+8+12.6)/3=9.53
(3)还可以有更好的作业调度算法,使其平均周转时间优于这两种调度算法。
例如,如果知道在作业1后面会来两个短作业,那么作业1到达后,先不投入运行。
而是等所有作业到齐后,再按照短作业优先作业调度算法进行调度,具体实施过程如下。
31.011.02.01.0
20.442.06.05.6
10.086.014.014.0
这时的作业调度顺序是3→2→1。
(1+5.6+14)/3=6.87
5.某系统有三个作业:
作业号到达时间所需CPU时间
18.81.5
29.00.4
39.51.0
系统确定在它们全部到达后,开始采用响应比高者优先调度算法,并忽略系统调度时间。
试问对它们的调度顺序是什么?
各自的周转时间是多少?
三个作业是在9.5时全部到达的。
这时它们各自的响应比如下:
作业1的响应比=(9.5–8.8)/1.5=0.46
作业2的响应比=(9.5–9.0)/0.4=1.25
作业3的响应比=(9.5–9.5)/1.0=0
因此,最先应该调度作业2运行,因为它的响应比最高。
它运行了0.4后完成,这时的时间是9.9。
再计算作业1和3此时的响应比:
作业1的响应比=(9.9–8.8)/1.5=0.73
作业3的响应比=(9.9–9.5)/1.0=0.40
因此,第二个应该调度作业1运行,因为它的响应比最高。
它运行了1.5后完成,这时的时间是11.4。
第三个调度的是作业3,它运行了1.0后完成,这时的时间是12.4。
整个实施过程如下。
作业号到达时间所需CPU时间开始时间完成时间周转时间
29.00.49.59.90.9
18.81.59.911.42.6
39.51.011.412.42.9
作业的调度顺序是2→1→3。
各自的周转时间为:
作业1为0.9;
作业2为2.6;
作业3为2.9。
6.叙述静态重定位与动态重定位的区别。
静态重定位是一种通过软件来完成的地址重定位技术。
它在程序装入内存时,完成对程序指令中地址的调整。
因此,程序经过静态重定位以后,在内存中就不能移动了。
如果要移动,就必须重新进行地址重定位。
动态重定位是一种通过硬件支持完成的地址重定位技术。
作业程序被原封不动地装入内存。
只有到执行某条指令时,硬件地址转换机构才对它里面的地址进行转换。
正因为如此,实行动态重定位的系统,作业程序可以在内存里移动。
也就是说,作业程序在内存中是可浮动的。
7.试述缺页中断与页面淘汰之间的关系。
在请求页式存储管理中,当根据虚拟地址查页表而发现所要访问的页不在内存时,就会产生缺页中断。
系统响应中断后,就由操作系统到辅存把所需要的页读入内存。
这时,内存可能有空闲的块,也可能没有。
只有当内存中没有空闲块时,才会出现将内存现有页面淘汰出去的问题,即要进行页面淘汰。
所以,缺页中断和页面淘汰之间的关系是:
页面淘汰一定是由缺页中断所引起;
但缺页中断则不一定引起页面淘汰。
8.试述缺页中断与一般中断的区别。
在计算机系统中,由于某些事件的出现,打断了当前程序的运行,而使CPU去处理出现的事件,这称为“中断”。
通常,计算机的硬件结构都是在执行完一条指令后,去检查有无中断事件发生的。
如果有,那么就暂停当前程序的运行,而让CPU去执行操作系统的中断处理程序,这叫“中断响应”。
CPU在处理完中断后,如果不需要对CPU重新进行分配,那么就返回被中断进程的程序继续运行;
如果需要进行CPU的重新分配,那么操作系统就会去调度新进程。
由上面的讲述可以看出,缺页中断与一般中断的区别如下。
(1)两种中断产生的时刻不同:
缺页中断是在执行一条指令中间时产生的中断,并立即转去处理;
而一般中断则是在一条指令执行完毕后,当硬件中断装置发现有中断请求时才去响应和处理。
(2)处理完毕后的归属不同:
缺页中断处理完后,仍返回到原指令去重新执行,因为那条指令并未执行;
而一般中断则是或返回到被中断进程的下一条指令去执行,因为上一条指令已经执行完了,或重新调度,去执行别的进程程序。
9.在可变分区存储管理中,按地址法组织当前的空闲分区,其大小分别为:
10KB,4KB,20KB,18KB,7KB,9KB,12KB和15KB。
现在依次有3个存储请求为:
12KB,10KB,9KB。
试问使用最先适应算法时的分配情形如何?
那么最佳适应、最坏适应呢?
我们用表来说明实行各种分配算法时的情形。
(1)最先适应算法
请求队列最先适应算法
初始10K4K20K18K7K9K12K15K
12K10K4K8K18K7K9K12K15K
10K04K8K18K7K9K12K15K
9K04K8K9K7K9K12K15K
(2)最佳适应算法
请求队列最佳适应算法
12K10K4K20K18K7K9K015K
10K04K20K18K7K9K015K
9K04K20K18K7K0015K
(3)最坏适应算法
请求队列最坏适应算法
10K10K4K8K8K7K9K12K15K
9K10K4K8K8K7K9K12K6K
可见,分配算法不同,选择的分配对象也不一样。
10.系统内存被划分成8块,每块4KB。
某作业的虚拟地址空间共划分成16个页面。
当前在内存的页与内存块的对应关系如下表所示,未列出的页表示不在内存。
页号块号页号块号
0244
1153
2695
30117
试指出对应于下列虚拟地址的绝对地址:
(a)20(b)4100(c)8300
(a)虚拟地址20对应的页号是0,页内位移是20。
用0去查页表,知道第0页现在存放在内存的第2块。
由于每块的长度是4KB,所以第2块的起始地址为8192。
因此,虚拟地址20所对应的绝对地址是:
8192+20=8212
(b)虚拟地址4100对应的页号是:
4100/4096=1(“/”是整除运算符)
对应的页内位移是:
4100%4096=4(“%”是求余运算符)
用1去查页表,知道第1页现在存放在内存的第1块。
第1块的起始地址为4096。
因此,虚拟地址4100所对应的绝对地址是:
4096+4=4100
(c)虚拟地址8300对应的页号是:
8300/4096=2(“/”是整除运算符)
8300%4096=108(“%”是求余运算符)
用2去查页表,知道第2页现在存放在内存的第6块。
第6块的起始地址为
6×
4K=24576
因此,虚拟地址8300所对应的绝对地址是
24576+108=24684
11.某请求分页式存储管理系统,接收一个共7页的作业。
作业运行时的页面走向如下:
1,2,3,4,2,1,5,6,2,1,2,3,7,6,3,2,1,2,3,6
若采用最近最久未用(LRU)页面淘汰算法,作业在得到2块和4块内存空间时,各会产生出多少次缺页中断?
如果采用先进先出(FIFO)页面淘汰算法时,结果又如何?
(1)采用最近最久未用(LRU)页面淘汰算法,作业在得到2块内存空间时所产生的缺页中断次数为18次,如图3-10(a)所示;
在得到4块内存空间时所产生的缺页中断次数为10次,如图3-10(b)所示。
图3-10LRU时的情形
(2)采用先进先出(FIFO)页面淘汰算法,作业在得到2块内存空间时所产生的缺页中断次数为18次,如图3-11(a)所示;
在得到4块内存空间时所产生的缺页中断次数为14次,如图3-11(b)所示。
图3-11FIFO时的情形
关于先进先出(FIFO)页面淘汰算法,在给予作业更多的内存块时,缺页中断次数有可能上升,这是所谓的异常现象。
但要注意,并不是在任何情况下都会出现异常。
是否出现异常,取决于页面的走向。
本题所给的页面走向,在FIFO页面淘汰算法下,并没有引起异常:
2块时缺页中断次数为18次,4块时缺页中断次数为14次。
12.设备管理的主要功能是什么?
设备管理的主要功能是:
(1)提供一组I/O命令,以便用户进程能够在程序中提出I/O请求,这是用户使用外部设备的“界面”;
(2)记住各种设备的使用情况,实现设备的分配与回收;
(3)对缓冲区进行管理,解决设备与设备之间、设备与CPU之间的速度匹配问题;
(4)按照用户的具体请求,启动设备,通过不同的设备驱动程序,进行实际的I/O操作;
I/O操作完成之后,将结果通知用户进程,从而实现真正的I/O操作。
13.启动磁盘执行一次输入/输出操作要花费哪几部分时间?
哪个时间对磁盘的调度最有影响?
执行一次磁盘的输入/输出操作需要花费的时间包括三部分:
(1)查找时间;
(2)等待时间;
(3)传输时间。
在这些时间中,传输时间是设备固有的特性,无法用改变软件的办法将它改进。
因此,要提高磁盘的使用效率,只能在减少查找时间和等待时间上想办法,它们都与I/O在磁盘上的分布位置有关。
由于磁臂的移动是靠控制电路驱动步进电机来实现,它的运动速度相对于磁盘轴的旋转来讲较缓慢。
因此,查找时间对磁盘调度的影响更为主要。
14.磁盘请求以10、22、20、2、40、6、38柱面的次序到达磁盘驱动器。
移动臂移动一个柱面需要6ms,实行以下磁盘调度算法时,各需要多少总的查找时间?
假定磁臂起始时定位于柱面20。
(a)先来先服务;
(b)最短查找时间优先;
(c)电梯算法(初始由外向里移动)。
(a)先来先服务时,调度的顺序是20→10→22→20→2→40→6→38,总共划过的柱面数是:
10+12+2+18+38+34+32=146
因此,总的查找时间为:
146×
6=876ms。
(b)最短查找时间优先时,调度的顺序是20→22→10→6→2→38→40(由于磁臂起始时定位于柱面20,所以可以把后面第20柱面的访问立即进行),总共划过的柱面数是:
2+12+4+4+36+2=60
60×
6=360ms。
(c)电梯算法(初始由外向里移动)时,调度的顺序是20→22→38→40→10→6→2(由于磁臂起始时定位于柱面20,所以可以把后面第20柱面的访问立即进行),总共划过的柱面数是:
2+16+2+30+4+4=58
58×
6=348ms。
15.“文件目录”和“目录文件”有何不同?
“文件目录”是指一个文件的目录项,里面存放着文件的有关数据信息。
“目录文件”则是指如果文件很多,那么文件目录项的数量也就很多。
为此,操作系统经常把这些目录项汇集在一起,作为一个文件来加以管理,这就是所谓的“目录文件”。
因此,“文件目录”和“目录文件”是两个不同的概念,不能混为一谈。
16.一个文件的绝对路径名和相对路径名有何不同?
在树型目录结构中,用户要访问一个文件,必须使用文件的路径名来标识文件。
从根目录出发、一直到所要访问的文件,将所经过的目录名字用分隔符连接起来,所形成的字符串,就是该文件的绝对路径名。
如果是从当前目录出发,一直到所要访问的文件,将所经过的目录名字用分隔符连接起来,所形成的字符串,就是该文件的相对路径名。
可以看出,绝对路径名是文件的全名,必须从根目录开始。
所以,一个文件的绝对路径名是惟一的。
相对路径名总是从当前目录往下,所以文件的相对路径名与当前位置有关,是不惟一的。
17.假定磁带的存储密度为每英寸800个字符,每个逻辑记录长为160个字符,记录间隙为0.6英寸。
现在有1000个逻辑记录需要存储到磁带上。
分别回答:
(1)不采用记录成组技术,这时磁带存储空间的利用率是多少?
(2)采用以5个逻辑记录为一组的成组技术进行存放,这时磁带存储空间的利用率是多少?
(3)若希望磁带存储空间的利用率大于50%,应该多少个逻辑记录为一组?
(1)如果不采用记录成组技术,存放一个逻辑记录,就要有一个记录间隙。
因为磁带的存储密度为每英寸800个字符,每个逻辑记录长为160个字符。
所以一个逻辑记录占用的磁带长度是:
160/800=0.2(英寸)
一个记录间隙所需要的磁带长度为0.6英寸。
所以,磁带存储空间的利用率是:
0.2/(0.2+0.6)=0.25=25%
(2)采用以5个逻辑记录为一组的成组技术进行存放,表示存放5个逻辑记录后,有一个记录间隙。
5个逻辑记录占用的磁带长度是:
0.2×
5=1(英寸)
这时一个记录间隙所需要的磁带长度仍为0.6英寸。
所以,这时磁带存储空间的利用率是:
1/(1+0.6)=0.625=62.5%
(3)若希望磁带存储空间的利用率大于50%,假定应该x个逻辑记录为一组。
这就是说,存放x个逻辑记录后,有一个记录间隙。
x个逻辑记录占用的磁带长度是:
0.2×
x(英寸);
x/(x+0.6)=0.5
解这个一元一次方程式,x=3。
也就是说,当把3个以上的逻辑记录组成一组时,磁带存储空间的利用率将大于50%。
18.信号量上的P、V操作只是对信号量的值进行加1或减1操作吗?
在信号量上还能够执行除P、V操作外的其他操作吗?
根据信号量的定义可知,P、V操作并非只是对信号量进行减1或加1操作,更重要的是在减1或加1后,还要判断运算的结果。
对于P操作,判定后调用进程自己有可能继续运行,也可能阻塞等待。
对于V操作,判定后调用进程自己最后总是继续运行,但之前可能会唤醒在信号量队列上等待的进程。
在信号量上除了能执行P、V操作外,不能执行其他任何操作。
19.一个计算机有6台磁带机,有n个进程竞争使用,每个进程最多需要两台。
那么n为多少时,系统才不存在死锁的危险?
由于每个进程最多需要两台磁带机,考虑极端情况:
每个进程已经都申请了一台。
那么只要还有一台空闲,就可以保证所有进程都可以完成。
也就是说当有条件:
n+1=6(即n=5)时,系统就不存在死锁的危险。
20.什么是内部碎片?
什么是外部碎片?
各种存储管理中都可能产生何种碎片?
所谓“内部碎片”,是指系统已经分配给用户使用、用户自己没有用到的那部分存储空间;
所谓“外部碎片”,是指系统无法把它分配出去供用户使用的那部分存储空间。
对于教材而言,单一连续区存储管理、固定分区存储管理、分页式存储管理和请求页式存储管理都会出现内部碎片。
只是前两种存储管理造成的内部碎片比较大,浪费较为严重;
后两种页式存储管理,平均来说每个作业都会出现半页的内部碎片。
教材中,只有可变分区存储管理会产生外部碎片。
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