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操作系统教程习题及解答 习题一（操作系统概论）二应用题1 有一台计算机，具有1MB内存，操作系统占用200KB，每个进程各占用200KB。如果用户进程等待I/O的时间为80%，若增加1MB内存，则CPU的利用率提高多少？ 答:设每个进程等待I/O的百分比为P,则n个进程同时等待I/O的概率是,当n个进程同时等待I/O期间CPU是空闲的,故CPU的利用率为1-.由题意可知,除去操作系统,内存还能容纳4个用户进程,由于每个用户进程等待I/O的时间为80%,故:CPU利用率=1-=0.59若再增加1MB内存,系统中可同时运行9个用户进程,此时: CPU利用率=1-=0.87故增加1MB内存使CPU的利用率提高了47%: 87%/59%=147%147%-100%=47%3.设有三道程序,按A,B,C优先次序运行,其内部计算和I/O操作时间由图给出.A B C =30 ms =60 ms =20 ms =40 ms =30 ms =40 ms =10 ms =10 ms =20 ms试画出按多道运行的时间关系图(忽略调度执行时间).完成三道程序共华多少时间?比单道运行节省了多少时间?若处理器调度程序每次进行程序转换花时1 ms,试画出各程序状态转换的时间关系图.答:(图略)1)忽略调度执行时间,多道运行方式(抢占式): 抢占式共用去190 ms,单道完成时间需要260 ms,节省70 ms忽略调度执行时间,多道运行方式(非抢占式): 非抢占式共用去180 ms,单道完成时间需要260 ms,节省80 ms2)(略)7. 单道时CPU的利用率为：（19080）/19057.9 多道时CPU的利用率为：（14030）/140=78.6% 习题二（处理器管理）二应用题 1 下列指令中哪些只能在核心态运行？（1） 读时钟日期；（2）访管指令；（3）设时钟日期；（4）加载特殊寄存器；（6）改变存储器映象图；（7）启动I/O指令。答: (3),(4),(5),(6),(7).15单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务调试算法和最高响应比优先算法进行调试，哪一种算法性能较好，请完成下表：作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间12310：0010：1010：252：001：000：25平均作业周转时间=平均作业带权周转时间W=答: FIFO作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间12310：0010：1010：252：001：000：2510:0012:0013:0012:0013:0013:2522:503120/120145/60180/25平均作业周转时间=2.61平均作业带权周转时间W=3.54HRN作业提交时间运行时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间12310：0010：1010：252：001：000：2510:0012:2512:0012:0013:2512:2523:152120/120195/60120/25平均作业周转时间=2.41平均作业带权周转时间W=3.02可见HRRF比FIFO要好.习题三（并发进程）习题四（存储管理）二应用题4.在可变分区存储管理下，按地址排列的内存空闲区为：10K，4K，20K，18K，7K，9K，12K，和15K。对于下列的连续存储区的请求：（1）12K，10K，9K。（2）12K，10K，15K，18K试问：使用首次造应算法，最佳造应算法，最差适应算法和下次适应算法，哪个空闲区被使用？答:空闲分区如图所示: 分区号分区长1234567810KB4 KB20 KB18 KB7 KB9 KB12 KB15 KB1) 首次造应算法12KB选中分区3,这时分区3还剩8KB.10KB选中分区1.恰好分配故应删去分区1. 9KB选中分区4,这时分区4还剩9KB.2) 最佳造应算法 12KB选中分区7, 恰好分配故应删去分区7. 10KB选中分区1.恰好分配故应删去分区1. 9KB选中分区6.恰好分配故应删去分区6.3) 最差适应算法 12KB选中分区3,这时分区3还剩8KB. 10KB选中分区4, 这时分区4还剩8KB. 9KB选中分区8,这时分区8还剩6KB.4) 下次适应算法 12KB选中分区3,这时分区3还剩8KB. 10KB选中分区4, 这时分区4还剩8KB.9KB选中分区6.恰好分配故应删去分区6.(2)原理分区情况同上图1) 首次造应算法12KB选中分区3,这时分区3还剩8KB.10KB选中分区1.恰好分配故应删去分区1. 15KB选中分区4,这时分区4还剩3KB.最后无法满足18KB的申请,应该等待.2)最佳造应算法 12KB选中分区7, 恰好分配故应删去分区7. 10KB选中分区1.恰好分配故应删去分区1.15KB选中分区8.恰好分配故应删去分区8. 18KB选中分区4.恰好分配故应删去分区4.3) 最差适应算法 12KB选中分区3,这时分区3还剩8KB. 10KB选中分区4, 这时分区4还剩8KB. 15KB选中分区8, 恰好分配故应删去分区8. 最后无法满足18KB的申请,应该等待.4) 下次适应算法 12KB选中分区3,这时分区3还剩8KB. 10KB选中分区4, 这时分区4还剩8KB.15KB选中分区8, 恰好分配故应删去分区8. 最后无法满足18KB的申请,应该等待.5，给定内存空闲分区，按地址从小到大为：100K，500K，200K，300K和600K。现有用户进程依次分别为212K，417K，112K和426K，（1）分别用first-fit,best-fit和worst-fit算法将它们装入到内存的哪个分区？（2）哪个算法能最有效利用内存？答:按题意地址从小到大进行分区如图所示:分区号分区长12345100KB500KB200KB300KB600KB(1)1) first-fit 212KB选中分区2 ,这时分区2还剩288KB. 417KB选中分区5, 这时分区5还剩183KB. 112KB选中分区2 ,这时分区2还剩176KB. 426KB无分区能满足,应该等待.2) best-fit 212KB选中分区4 ,这时分区4还剩88KB. 417KB选中分区2, 这时分区2还剩83KB. 112KB选中分区3 ,这时分区3还剩88KB. 426KB选中分区5 ,这时分区5还剩174KB.3) worst-fit 212KB选中分区5 ,这时分区5还剩388KB. 417KB选中分区2, 这时分区2还剩83KB. 112KB选中分区5 ,这时分区5还剩176KB. 426KB无分区能满足,应该等待.(2)对于该作业序列, best-fit算法能最有效利用内存 习题五5. 对磁盘存在下面五个请求:请求柱面号磁头号扇区号172827253712430535366假如当前磁头位于1号柱面.试分析对这五个请求如何调度,可使磁盘的旋转圈数为最少?答:使磁盘的旋转圈数为最少的调度次序为:5,3,2,1和410.答：采用FIFO次序为：100，23，376，205，132，19，61，190，398，29，4，18，40，总柱面数是1596采用SSTF次序为：100，132，190，205，61，40，29，23，19，18，4，376，398总柱面数是 700采用SCAN次序为：100，132，190，205，376，398，61，40，29，23，19，18，4总柱面数是 69215非优化存放，读一块数据需要时间为： 13x6+100+25=203ms因而传输100块的文件的时间为：20300ms优化存放，读一块数据需要时间为： 2x6+100+25=137ms因而传输100块的文件的时间为：13700ms16.磁盘请求以10,22,20,2,40,6,38柱面的次序到达磁盘驱动器,如果磁头当前位于柱面20.若查找移动每个柱面要花6ms.用以下算法计算出查找时间:1)FCFS, 2)最短查找优先, 3)电梯算法(正向柱面大的方向).答:1)FCFS查找时间次序为:20,10,22,20,2,40,6,38,查找时间为:876 ms 2) 最短查找优先查找次序为:20,20,22,10,6,2,38,40, 查找时间为:360 ms 3) 电梯算法查找次序为:20,20,22,38,40,10,6,2,. 查找时间为:348 ms习题六31）位示图占用字数为 500/32=16（向上取整）个字（2）第I字第j位对应的块号N=32*I+j（3）11采用成组方式存