操作系统课后习题答案

1.什么是操作系统？其主要功能是什么？操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源,有效组织多道程序运行的系统软件(或程序集合),是用户和计算机直接的程序接口.2.在某个计算机系统中，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，程序A、B同时运行，A略早于B。A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。试说明：（1）两道程序运行时，CPU是否空闲等待？若是，在那段时间段等待？（2）程序A、B是否有等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。05010015020025030050100501005010020100(1)cpu有空闲等待,在100ms~150ms的时候.(2)程序A没有等待cpu,程序B发生等待的时间是180ms~200ms.1.设公共汽车上，司机和售票员的活动如下：司机的活动：启动车辆；正常行车；到站停车。售票员的活动：关车门；售票；开车门。在汽车不断的到站、停车、行驶过程中，用信号量和P、V操作实现这两个活动的同步关系。semaphores1,s2;s1=0;s2=0;cobegin司机();售票员();coendprocess司机()｛while(true){P(s1);启动车辆;正常行车;到站停车;V(s2);}｝process售票员(){while(true){关车门;V(s1);售票;P(s2);开车门;上下乘客;}}2.设有三个进程P、Q、R共享一个缓冲区，该缓冲区一次只能存放一个数据，P进程负责循环地从磁带机读入数据并放入缓冲区，Q进程负责循环地从缓冲区取出P进程放入的数据进行加工处理，并把结果放入缓冲区，R进程负责循环地从缓冲区读出Q进程放入的数据并在打印机上打印。请用信号量和P、V操作，写出能够正确执行的程序。semaphoresp,sq,sr;intbuf;sp=1;sq=0;sr=0;cobeginprocessP(){while(true){从磁带读入数据;P(sp);Buf=data;V(sq);}}processQ(){while(true){P(sq);data=buf;加工data;buf=data;V(sr);}}processR(){while(true){P(sr);data=buf;V(sp);打印数据;}}coend.3.简述计数信号量的值与资源使用情况的关系。当计数信号量大于0时,表示可用资源的数量;当它的值小于0时,其绝对值表示等待使用该资源的进程个数.1．假定某计算机系统有R1、R2两类可再用资源（其中R1有两个单位，R2有一个单位），它们被进程P1、P2所共享，且已知两个进程均以下列顺序使用两类资源：→申请R1→申请R2→申请R1→释放R1→释放R2→释放R1→试求出系统运行过程中可能到达的死锁点，并画出死锁点的资源分配图。①进程P1占有一个R1,一个R2,进程P2占有一个R1.②进程P1占用一个R1,进程P2占有一个R1,一个R22．系统有同类资源m个，被n个进程共享，问：当mn和m≤n时，每个进程最多可以请求多少个这类资源，使系统一定不会发生死锁？m≤n时，每个进程最多请求1个这类资源时不会死锁；当mn时，如果m/n商为k,余数为t：若t为0，每个进程最多请求k个，若t不为0，每个进程最多请求k+1个，则系统不会发生死锁。3．设当前的系统状态如下，此时Available=(1,1,2).进程MaxAllocationR1R2R3R1R2R3P1322100P2613511P3314211P4422002(1)、计算各个进程还需要的资源数（2）、系统是否处于安全状态？为什么？R1P1P2R2R1P1P2R2（3）、进程P2发出请求向量request2=(1,0,1)，系统能把资源分配给它吗？（4）、若在进程P2申请资源后，P1发出请求向量request1=(1,0,1)，系统能把资源分配给它吗？（5）、若在进程P1申请资源后，P3发出请求向量request3=(0,0,1)，系统能把资源分配给它吗？(1)R1R2R3P1222P2102P3103P4420(2)系统处于安全状态,存在安全序列:P2→P1→P3→P4.(3)系统能把资源分配给它,存在安全序列:P2→P1→P3→P4.request1=(1,0,1)needavailable=(1,1,2)request2假分配后allocation=[100112211002]available=(1,1,2)-(1,0,1)=(0,1,1)need=[222001103420](4)不能,因为资源不足.(5)不能,因为这样做会让系统处于不安全状态.1．有5个批处理作业A~E均已到达计算中心，其运行时间分别为2min、4min、6min、8min、10min。若采用时间片轮转算法，时间片为2min，计算出平均作业周转时间。作业执行时间等待时间周转时间A202B4812C61420D81826E1020302．若有如下表所示的4个作业进入系统，分别计算在FCFS、SJF、HRRF算法下平均周转时间和平均带权周转时间。作业提交时间估计运行时间/min18:0012028:505039:001049:5020①FCFS(先来先服务法)作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:0010:50120min2.439:0010min10:5011:00120min1249:5020min11:0011:2090min4.5平均周转时间T=112.5min,平均带权周转时间W=4.975②SJF(短作业优先法)作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:3011:20150min339:0010min10:0010:1070min749:5020min11:1010:3040min2平均周转时间T=95min,平均带权周转时间W=3.25③HRRF(高响应比优先法)作业到达时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间18:00120min8:0010:00120min128:5050min10:1011:00130min2.0639:0010min10:0010:1070min749:5020min11:0011:2090min4.5平均周转时间T=102.5min,平均带权周转时间W=3.7753．多道批处理系统中有一台处理器和两台外部设备（I1和I2），用户存储空间为100MB。已知系统的作业调度及进程调度采用可抢占的高优先级调度算法(优先数越大优先级别越高)，主存采用不可移动的可变分区分配策略，设备分配遵循动态分配原则。现有4个作业同时提交给系统，如下表所示。求作业的平均周转时间。作业名优先数运行时间及顺序/min主存需求/MBA7CPU:1I1:2I2:250B3CPU:3I1:110C9CPU:2I1:3CPU:260D4CPU:4I1:120如下图2321112231故有作业周转时间/minA12B13C7D111.在动态分区存储管理下，按地址排列的主存空闲区为：10KB,4KB,20KB,18KB,7KB,9KB,12KB,15KB。对于下列连续存储区的请求:(1)12KB,10KB,9KB;(2)12KB,10KB,15KB,18KB。试问：使用最先适应算法、最佳适应算法、循环适应算法，哪个空闲区将被使用？(1)①最先适应算法:3→1→4②最佳适应算法:7→1→6③循环适应算法3→4→6(2)①最先适应算法:3→1→4②最佳适应算法:7→1→8→4③循环适应算法:3→4→82.一个32位计算机系统使用二级页表，虚地址被分为9位顶级页表、11位二级页表和页内偏移。试问：页面长度是多少？虚地址空间共有多少个页面？页面长度为4KB,虚地址空间共有220个页面3.某计算机系统提供24位虚存空间，主存空间为218Byte，采用请求分页虚拟存储管理，页面尺寸为1KB。假定应用程序产生虚拟地址11123456（八进制），而此页面分得的块号为100（八进制），说明此系统如何产生相应的物理地址并写出物理地址。虚拟地址(11123456)8=(001001001010011100101110)2其中前面为页号,而后十位为位移:(001001001010011100101)2,由于主存大小为218Byte,页面尺寸大小为1KB,故主存有256块.所以物理地址为(100)8与位移(1100101110)2并接,得八进制物理地址(0010000001100101110)2=(201456)84.某分段管理采用如下段表：段号段长内存起始地址0380951205252105330036608604501800将虚地址（0，260）、（2，200）、（4，42）转换为物理地址。（0，260）的物理地址为:260+95=355（2，200）的物理地址为:200105,故越界（4，42）的物理地址为:1800+42=18425.一个有快表的页式虚拟存储系统，设主存访问周期为1ㅥs，内外存传送一个页面的平均时间为5ms。如果快表的命中率为75%，缺页中断率为10%，忽略快表的访问时间，试求主存的有效存取时间。有效存取时间T=1×75%+2×15%+(5000+2)×10%=501.25ㅥs6.设程序大小为460个字，考虑如下访问序列：55，20，108，180，79，310，170，255，246，433，458，369（1）设页面大小为100个字，试给出访问序列页面走向。（2）假设程序可用主存为200字，采用FIFO,LRU,OPT淘汰算法，求出缺页中断率。（1）001103122443（2）①FIFO算法如下页面走向001103122443缺页率为6÷12=50%②LRU算法如下页面走向001103122443缺页率为7÷12≈58.3%②OPT算法如下页面走向001103122443缺页率为5÷12≈41.7%1.若两个用户共享一个文件系统，用户甲使用文件A、B、C、D、E，用户乙要使用文件A、D、E、F。已知用户甲的文件A与用户乙的文件A实际不是同一个文件，用户甲、乙的文件D和E是同一个文件。试设计一个文件系统组织方案，使得甲乙能共享此文件系统而又不致造成混乱。甲文件目录乙文件目录2.设有一个UNIX/LINUX文件，如果一个盘块大小为1KB，每个盘块号占用4Byte，那么，若进程欲访问偏移量263168Byte处的数据，需要经过几次间接寻址？逻辑块号从0开始编号263168÷1024=257故该数据的逻辑块号为257，偏移为01024÷4=256故一个盘块可存放256个索引项unix/linu文件系统中，前10块为直接寻址，一次间接寻址256块，25710+256故需要一次间接寻址，就可读出该数据.如果要求读入从文件首到263168Byte处的数据（包括这个数据），读出过程：首先根据直接寻址读出前10块；读出一次间接索引指示的索引块1块；将索引下标从0~247对应的数据块全部读入。即可。共读盘块数10+1+248=259块3.某文件系统采用索引文件结构，设文件索引表的每个表目占用3Byte，存放盘块的块号，盘块的大小为512Byte。此文件系统采用直接、一次间接、二次间接、三次间接索引所能管理的最大磁盘空间是多少？在该文件系统中一个盘块可以存放512÷3≈170个索引项,512Byte=0.5KB故直接寻址能管理的最大空间为：170×0.5KB=85KB一次间接:170×170×0.5KB=14450KBABCDE甲乙ADEF二次间接:170×170×170×0.5KB=2456500KB三次间接:170×170×170×170×0.5KB=417605000KB4.设某文件为链接文件，由5个逻辑记录组