操作系统教程_孙钟秀(第四版)课后习题答案

内容发布更新时间 : 2024/11/2 18:34:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

11、 有5 个批处理作业A 到E 均已到达计算中心,其运行时间分别10 、6 、2 、4 和8 分钟;各自的优先级分别被规定为3 、5 、2 、1 和4 ,这里5 为最高级。若不考虑系统切换开销,计算出平均作业周转时间。(1) FCFs (按A 、B 、C 、D 、E ) ; (2) 优先级调度算法,(3)时间片轮转法(每个作业获得相同的2 分钟长的时间片)。 答:

( 1 ) FCFS 调度算法

( 2 )优先级调度算法

( 3 )时间片轮转法

按次序ABCDEABDEABEAEA 轮转执行。

作业 执行时间 10 6 2 4 8 等待时间 20 l6 4 l2 20 周转时间 30 22 6 16 28 带权周转时间 3 3 .66 3 4 3. 5 A B C D E 作业平均周转时间作业平均带权周转时间

T = ( 30 + 22 + 6 + 16 + 28 ) / 5 = 20.4 W = ( 3 + 3.66 + 3 +4 + 3.5 ) / 5 = 3.43 12 (l)假定一个处理器正在执行两道作业,一道以计算为主,另一道以输入输出为主,你将怎样赋予它们占有处理器的优先级?为什么?

(2)假定一个处理器正在执行三道作业,一道以计算为主,第二道以输入输出为主,第三道为计算与输入输出均匀。应该如何赋予它们占有处理器的优先级使得系统效率较高?

答:处理器调度算法会考虑以下因素:作业响应时间要求;让CPU 尽量和外围设备并行工作;限制一个计算进程长时间霸占处理器。因而,( 1 ) FO 为主作业优先级高。(2 ) 输入输出为主作业优先级最高,输入输出均匀的作业其次,而计算为主作业的优先级最低。

13 请你设计一种先进的计算机体系结构,它使用硬件而不是中断来完成进程切换,则CPU 需要哪些信息?请描述用硬件完成进程切换的工作过程。

答:该计算机有一个专用硬件寄存器,它始终存放指向当前运行进程的PCB 的指针。当系统中发生了一个事件,如FO 结束事件,CPU 便可把运行进程的上下文保存到专用硬件寄存器指针指向的PCB 中保护起来,然后,CPU 转向中断向量表,找到设备中断处理程序入口,让专用硬件寄存器指针指向(设备)中断服务例程,于是,便可启动中断服务例程工作。

14 设计一条机器指令和一种与信号量机制不同的算法,使得并发进程对共享变量的使用不会出现与时间有关的错误。 解:

( l )设计机器指令。

设计一条如下的”测试、比较和交换”三地址指令,提供了一种硬件互斥解决方案:

R1 R3 B2 D2 TC&S 该指令的功能如下:

l ) C 为一个共享变量,由地址2 、即变址(B2 ) + D2 给出, (2 )(Rl )与(C )比较,

(3 )如果(Rl ) = ( C )则(R3)→C ,并置条件码为\如果(R1 )≠(c )则(C )→Rl ,并置条件码为\( 2 )编写进程访问共享变量的程序。

陆界区程序 说明 共享变量C 的值保护到RI 中。 ( C )→Rl ; Rl 的值传送到R3 中,进程修改共享变量时,先对R3 操loop2 : ( R1 ) → R3 ; 作(不是直接操作C )。 Add /decrease R3 ; R3 加1 /减1 ,进程归还/申请由共享变量C 代表的TC & S ; 共享资源(假定每次一个)。 R( condition = 01 ) 执行”测试、比较和交换”指令。 loop2 ; 条件码=01 ,转向循环loop2 ;否则离开临界区。 对每个访问共享变量C 的进程,编写访问共享变量的程序段为:

( 3 )程序执行说明。

此解与互斥使用共享变量的思路绝然不同,并发运行的进程可不互斥地访问它们的共享变量。此方案认为造成共享变量C 值错误的原因在于:一个进程(Pl )在改变C 值的过程中,另一个进程伊2 )插进来也改变了C 的值,而本进程(Pl)却不知道,造成了c 值结果不正确。如果有办法使本进程口1 )能知道C 值是否改变,改变的话在继承改变了的C 值的基础上,再作自己的改变操作,则就不会导致共享变量C 值的错误。为此,本解决方案中,当一个进程l)准备改变C 值时,先把C 的值保护在Rl 中,然后,通过R3 来改变共享变量C 的值。当要把新的值(即R3 内的值)送C之前,先要判断一下在本进程(P1 )工作期间是否有别的进程口2 )插进来也改变了C 的值(并发进程P1 、P2 的执行完全会造成这种情况),方法是:将扭1 )中被保护的C 的原来值,与C 的当前值比较,若相等,说明C 值未被改变过,则将本进程(Pl )修改过的新值送C (即(R3 ) 一C ) ;若不相等,说明C 值在工作期间被改变过,则应该继承C 的新值(即(C )一Rl )并且返回到loop2 处重新对C值计数,以此保证C值的最终结果的正确性。这里提及”进程工作期间”指的是一个进程从开始至结束对共享变量C 值的操作的这段时间,也就是执行进程,' I 晦界区”这段程序的时间。此外,在进程进入临界区之前,应等待直到C 为非。(即有资源可用)

为止。

( 4 )举例。

假定系统中有静态分配资源磁带机共3 台,被N 个进程共享,由共享变量C 来代表可用磁带机台数,其初值为3 。现有并发进程P1 和P2 均申请使用磁带机,执行临界区程序。

进程Pl 执行临界区程序

( C )→R1 ;因(C)=3 ,故(R1) = 3 。

loop2: ( Rl )→R3 因(R1 ) = 3 ,故(R3 )当前也=3 。 decrease R3 :申请使用磁带机,做减1 操作,故(R3 )=2. TC & S 执行”测试、比较和交换,, TC & S 指令。

如果R1=(C )则(R3 )→C,即(C)=2 ,并置条件码为”00\, 跳出临界区程序,去使用磁带机。 如果(Rl ) ≠ (C) ,例如,( C )=2 ,说明进程P2 抢先申请了磁带机,所以,C 与保护在R1 中的值不一样了(C 的值必

小于Rl 的值),应以C 的当前值为准,执行(C ) Rl ( R1 此时变为2 ) ,并置条件码为”01 \,转向foopZ 。于是伍1 ) = 2 , 跟着(R3 卜2 。接着卿)减1 后应=l 了。再执行TC & S 时,由于伍1 卜(C ) = 2 ,会使C 变为1 。

r ( conditio 二01 ) loop2 ; 巧单道批处理系统中,下列三个作业采用先来先服务调度算法和最高响应比优先

作业 提交时间 运行时间 开始时间 1 10 : 00 2 : 00 2 10 : 10 1 : 00 3 10 : 25 0 : 25 平均作业周转时间= 平均作业带权周转时间W = 算法进行调度,哪一种算法性能较好?请完成下表: 答:

完成时间 周转时带权周间 转时间

可见HRRF 比FIFO 要好

16 若有如表所示四个作业进入系统,分别计算在FCFS 、S 开和HRR 卫算法下的平均周转时间与带权平均周转时间。(时间以十进制表示)

答:

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