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OS课程例题与解答 徐小龙 1、多道程序设计技术 1、一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。程序A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。程序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有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？(2)程序A、B有无等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。 1、多道程序设计技术 1、解答 画出两道程序并发执行图如下： 1、多道程序设计技术 2、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。 1、多道程序设计技术 2、试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。完成三道程序共花多少时间？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化时1ms，试画出各程序状态转换的时间关系图。 1、多道程序设计技术 2、解答 1）忽略调度执行时间，多道运行方式（抢占式）： 1、多道程序设计技术 2、解答 1）忽略调度执行时间，多道运行方式（非抢占式）： 1、多道程序设计技术 2、解答 2）调度执行时间1ms，多道运行方式（抢占式）： 1、多道程序设计技术 2、解答 2）调度执行时间1ms，多道运行方式（非抢占式）： 1、多道程序设计技术 3、在单CPU和两台I/O(I1,I2)设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。它们的执行轨迹如下： 1、多道程序设计技术 3、如果CPU、I1和I2都能并行工作，优先级从高到低为Job1、Job2和Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU，但不抢占I1和I2。试求：(1)每个作业从投入到完成分别所需的时间。(2) 从投入到完成CPU的利用率。(3)I/O设备利用率。 1、多道程序设计技术 3、解答 画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)： 1、多道程序设计技术 3、解答 (1) Job1从投入到运行完成需110ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运行完成需110ms。 (2) CPU空闲时间段为：60ms至70ms，80ms至90ms，100ms至110ms。所以CPU利用率为(110-30)/110=72.7%。 (3) 设备I1空闲时间段为：20ms至40ms，90ms至100ms，故I1的利用率为(110-30)/110=72.7%。设备I2空闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(110-20)/110=81.8%。 2、处理器管理 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PSW； （5）置特殊寄存器； （6）改变存储器映象图 （7）启动I/O指令。 解答：(3)，(4)，(5)，(6)，(7)。 2、处理器管理 2、假设有一种低级调度算法是让“最近使用处理器较少的进程”运行，试解释这种算法对“I/O繁重”型作业有利，但并不是永远不受理“处理器繁重”型作业。 解答： 因为I/O繁忙型作业忙于I/O，所以它CPU用得少，按调度策略能优先执行。 同样原因一个进程等待CPU足够久时，由于它是“最近使用处理器较少的进程”，就能被优先调度，故不会饥饿。 2、处理器管理 3、若有一组作业J1，…，Jn，其执行时间依次为S1，…，Sn。如果这些作业同时到达系统，并在一台单CPU处理器上按单道方式执行。试找出一种作业调度算法，使得平均作业周转时间最短。 2、处理器管理 3、解答 首先，对n个作业按执行持续重新进行排序，则对n个作业：J1’，…，Jn’，它们的运行时间满足： S1’≤ S2’≤… ≤S(n-1)’≤Sn’。那么有： T=[S1’ +( S1’+S2’)+ (S1’ + S2’+ S3’)+…+(S1’ + S2’+ S3’+…+ Sn’)]/n =[n×S1’ +( n-1)×S2’+ (n-3)×S3’]+…+ Sn’]]/n =(S1’ + S2’+ S3’+…+ Sn’) －[0×S1’+1×S2 ’ +2×S3’ +…+(n-1) Sn’]/n 2、处理器管理 3、解答 由于任何调度方式下，S1’ + S2’+ S3’+…+ Sn’为一个确定的数，而当S1’≤ S2’≤… ≤S(n-1)’≤Sn’ 时才有：0×S1’+1×S2 ’ +2×S3’ +…+(n-1) Sn’的值最大，也就是说，此时T值最小。所以，按