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1、操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案1 第 1 章应用题参考答案1.有一台计算机，具有1MB 内存，操作系统占用200KB，每个用户进程各占200KB。如果用户进程等待I/O 的时间为 80%，若增加 1MB 内存，则 CPU 的利用率提高了多少？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 Pn ，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-Pn 。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-(80%)4 =0.59 若再增加 1M
2、B 内存，系统中可同时运行9 个用户进程，此时：CPU 利用率 =1-(80%)9 =0.87 故增加 1MB 内存使 CPU 的利用率提高了47%，即：87%59%=147% 147%-100%=47% 2.在某个计算机系统，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
3、 有无等待 CPU 的情况？若有，指出发生等待的时刻。答：画出两道程序并发执行图如下：（1）两道程序运行期间，CPU 存在空闲等待，时间为100 至 150ms 之间 (见图中兰色部分 )。（2）程序 A 无等待现象，但程序 B 有等待。程序 B 有等待时间段为0ms至 50ms，180ms至 200ms间(见图中红色部分 )。处理器输入机打印机程序 A 程序 B A 计算B 计算计算计算时间 (ms) 0 50 100 150 180 200 250 300 打印计算打印输入计算A 打印A 打印B 输入A 计算B 计算名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - -
4、 - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案2 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 操作时间由表给出。A B C C1130ms C21=60ms C31=20ms I1240ms I22=30ms I32=40ms C1310ms C23=10ms C33=20ms 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
5、换化时1ms，试画出各程序状态转换的时间关系图。答：（1）忽略调度执行时间，多道运行方式（抢占式）：时间0 3 7 8 10 12 13 14 17 19 单位 10 ms I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13 C21 C31 C23 C33 抢占式共用去190ms，单道完成需要260ms，节省 70ms。忽略调度执行时间，多道运行方式（非抢占式）：时间0 3 7 9 10 12 13 14 16 18 单位 10 ms I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13 C31 C23 C33 非抢占式共用去180ms，单道完成需要260ms，节省 80
6、ms。（2）调度执行时间1ms，多道运行方式（抢占式）：时间0 303132 717273 8384 105107 127 136 138 148 178 199 单位 1ms I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13 C21 C31 C23 C33 OS （3）调度执行时间1ms，多道运行方式（非抢占式）：时间0 303132 7172 939495 105106 124125127129 139 168169 189 单位 1ms I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C21 C13 C31 C31 C23 C33 OS 名师归纳总结 精品学习资料
7、- - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案3 4.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：Job1：I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms)、I2(20ms) Job2：I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)Job3：CPU(30ms)、I1(20ms)、CPU
8、(10ms)、I1(10ms) 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。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) 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。
9、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%。5.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：Job1：I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms) Job2：I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)Job3：CPU(30ms)
10、、I1(20ms) 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。试求：(1)每个作业从投入到完成分别所需的时间。(2) 每个作业投入到完成CPU 的利用率。(3)I/O 设备利用率。CPU I1I2Job1Job2Job3时间(ms)CPU CPU 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 CPU I1 I1 I1 CPU CPU I2 I2 CPU I1 CPU I2 Job1 Job2 Job3 Job2 Job1 Job2 Job3 Job1 Job3 Job2
11、 Job1 Job1 Job3 Job3 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案4 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) Job1 从投入到运行完成需80ms，Job2 从投入到运行完成需90ms，Job3 从投入到运行完成需 90ms。(2) CPU 空 闲 时 间段 为 ： 60ms 至70ms， 80ms 至9
12、0ms。所 以CPU 利 用率 为(90-20)/90=77.78%。(3) 设备 I1 空闲时间段为： 20ms至 40ms，故 I1 的利用率为 (90-20)/90=77.78%。设备 I2空闲时间段为： 30ms 至 50ms，故 I2 的利用率为 (90-20)/90=77.78%。6. 同第 5 题的条件，每个作业的处理顺序和使用设备的时间如下：Job1：I2(20ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms) Job2：I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms)Job3：CPU(30ms)、I1(20ms) 试求： (1)每个作业从投入到完成分别所需
13、的时间。(2)每个作业投入到完成CPU 的利用率。(3)I/O 设备利用率。答：CPU I1I2Job1Job2Job3时间(ms)CPU CPU 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 I1 I1 CPU CPU I2 I2 CPU I1 CPU Job1 Job2 Job3 Job2 Job1 Job2 Job3 Job1 Job2 Job1 Job3 CPU I1I2Job1Job2Job3时间(ms)CPU CPU 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 I1 I1 CPU I2 I2 CPU I1 CPU Job1 Job2 Job3 Job2 J
14、ob1 Job2 Job3 Job1 Job2 Job1 Job3 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案5 (1) Job1 从投入到运行完成需70ms，Job2 从投入到运行完成需90ms，Job3 从投入到运行完成需 80ms。(2) CPU 空 闲 时 间段 为 ： 60ms 至70ms， 80ms 至90ms。所 以CPU 利 用率 为(9
15、0-20)/90=77.78%。(3) 设 备I1 空 闲 时间 段 为 ： 20ms 至30ms， 80ms 至90ms 故I1 的 利 用 率 为(90-20)/90=77.78% 。设备I2 空闲时间段为：20ms 至 50ms，故I2 的利用率为(90-30)/90=66.67%。7.若内存中有3道程序 A、B、C，它们按 A、B、C 优先次序运行。各程序的计算轨迹为：A：计算 (20)、I/O(30) 、计算 (10)B：计算 (40)、I/O(20) 、计算 (10) C：计算 (10)、I/O(30) 、计算 (20) 如果三道程序都使用相同设备进行I/O(即程序用串行方式使用设
16、备，调度开销忽略不计)。试分别画出单道和多道运行的时间关系图。两种情况下，CPU 的平均利用率各为多少 ? 答：分别画出单道和多道运行的时间图(1) 单道运行时间关系图单道总运行时间为190ms。CPU 利用率为 (190-80)/190=57.9% (2) 多道运行时间关系图多道总运行时间为140ms。CPU 利用率为 (140-30)/140=78.6% 0 20 40 50 60 80 100 120 140 160 180 190 I/O CPU 时间(ms) A A A B B B C C C I/O CPU 时间(ms) A A A B C 0 20 40 50 60 80 100
17、 120 140 B B C C B 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案6 8. 若内存中有3 道程序 A、B、C，优先级从高到低为A、B 和 C，它们单独运行时的CPU 和 I/O 占用时间由表给出：程序运行情况 (单位 ms) 程序 A 60 I/O220 CPU 30 I/O110 CPU 40 I/O120 CPU 20 I/O1程序 B
18、 30 I/O140 CPU 70 I/O230 CPU 30 I/O2 程序 C 40 CPU 60 I/O130 CPU 70 I/O2若 3 道程序并发执行，调度开销忽略不计，但优先级高的程序可中断优先级低的程序，优先级与 I/O 设备无关。试画出多道运行的时间关系图，并问最早与最迟结束的程序是哪个？每道程序执行到结束分别用了多少时间？计算3 个程序全部运算结束时的CPU利用率 ? 答：画出三个作业并发执行的时间图（有色处为空等时间）：(1) 最早结束的程序为B，最后结束的程序为C。(2) 程序 A 为 250ms。程序 B 为 220ms。程序 C 为 310ms。(3) CPU 利用
19、率为 (310-120)/310=61.3% 9. 在单机系统中， 有同时到达的A， B 两个程序，若每个程序单独执行， 则需使用 CPU，DEV1（设备 1） ，DEV2（设备 2）的顺序和时间如表所示：程序运行情况 (单位 ms) A CPU DEV1CPU DEV2CPU DEV1CPU 25 39 20 20 20 30 20 B CPU DEV1CPU DEV2CPU DEV1CPU 20 50 20 20 10 20 45 给定下列条件：CPU I01I02ABC时间(ms)cpu 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 I01 cpu
20、 cpu I02 I02 cpu I01 cpu A B B A B C B C A C I01 cpu I01 A C A A cpu cpu I01 cpu cpu I02 I02 B C B C A 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案7 （1）DEV 1和 DEV2为不同的 I/O 设备，它们能够同时工作。（2） 程序 B 的优先级高于A。
21、 但是，当程序 A 占用 CPU 时，即使程序 B 需要使用 CPU，也不能打断程序A 的执行而应等待。（3）当使用 CPU 之后控制转向I/O 设备，或者使用设备之后控制转向CPU，由控制程序执行中断处理，但这段处理时间忽略不计。试解答下列问题：（l）哪个程序先结束？（2）程序全部执行结束需要多少时间？（3）程序全部执行完毕时，CPU 的利用率为多少？（4）程序 A 等待 CPU 的累计时间为多少？（5）程序 B 等待 CPU 的累计时间为多少？答：见运行图。o ms B 优先运行，占用CPU 20 ms，其间 A 等待；20ms B 运行结束，并开始占用DEV1 ，A 开始占用 CPU 2
22、5ms；45 ms A 占用 CPU 25ms 结束， B 继续占用 DEV1 ；70 ms B 第二次占用CPU，A 开始占用DEV1 ；90 ms B 第二次占用CPU 20ms 结束， B 第一次占用 DEV2 ；109 ms A 第一次占用DEV1 结束， A 第二次占用CPU，B 继续占用 DEV2 ；110ms B 第一次占用 DEV2 结束， B 开始空等， A 继续占用 CPU；l29 ms B 空等 CPU 19ms 结束，开始第三次占用CPU，A 第二次占用CPU 结束，A 第一次开始占用DEV2 ；139 ms B 第三次占用CPU l0ms 结束， B 第二次占用 DE
23、V1 开始，此时 A 第一次继续占用 DEV2 ；149 ms A 第一次继续占用DEV2 结束，并开始第三次占用CPU，B 继续占用 DEV1 ；159 ms B 第二次占用DEV1 结束，开始空等CPU，此时 A 继续第三次占用CPU；169 ms A 第三次占用CPU 结束，并开始第二次占用DEV1 ，B 空等 CPU l0ms 结束，开始第四次占用CPU；199 ms A 第二次占用 DEV1 结束，时间为 30ms， 并开始空等 CPU， 此时 B 正占用 CPU；214 ms B 第四次占用CPU 结束，至此B 全部结束。而A 开始第四次占用CPU，时间为 20ms；234 ms
24、A 占用 CPU 结束，至此 A 全部结束。根据以上分析可知，程序B 先结束。全部程序运行结束需要234ms。CPU 的利用率为： （20201045 十 25202020）2347735。程序 A 等待 CPU 的累计时间为 35 ms(0ms起等了 20ms，199ms起等了 15ms)；程序 B 等待 CPU 的累计时间为 29ms(110ms起等了 19ms，199 起等了 10ms)。10. 有两个程序， A 程序按顺序使用： (CPU)10 秒、(设备甲 )5 秒、(CPU)5 秒、(设备乙 )10CPU DEV1 DEV2 程序 A 程序 B 时间0 20 40 45 70 90
25、 109 110 129 139 149 159 169 199 214 234 B A B A B B A B B A A B A A 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 操作系统教程 （第 5 版） ch1 应用题参考答案8 秒、(CPU)10 秒。B 程序按顺序使用： (设备甲 )10 秒、(CPU)10 秒、(设备乙 )5 秒、(CPU)5秒、 (设备乙 )10 秒。在顺序环境下先执行A，再
26、执行 B，求出总的 CPU 利用率为多少 ? 答：程序 A 执行了 40 秒，其中 CPU 用了 25秒。程序 B 执行了 40 秒，其中CPU 用了15秒。两个程序共用了80 秒， CPU 化了 40 秒。故 CPU 利用率为40/80=50%。11. 在某计算机系统中，时钟中断处理程序每次执行的时间为2ms（包括进程切换开销）。若时钟中断频率为60HZ，试问 CPU 用于时钟中断处理的时间比率为多少? 答：因时钟中断频率为60HZ，所以，时钟周期为：1/60s=50/3ms。在每个时钟周期中，CPU 花2ms 执 行 中 断 任 务 。 所以 ， CPU 用于 时 钟 中 断 处 理 的
27、时 间 比 率 为 ：2/(50/3)=6/50=12% 。12 . 下列例子中，区分“时分复用共享”与“空分复用共享”，并做简单解释。a)住宅区的土地b)个人计算机c)教室里的黑板d)公共汽车上的椅子e)UNIX中的单用户文件f)分时系统中的打印机g)C/C+运行时系统的堆栈h)商品公寓房i)某公共小汽车停车场j)城市里的出租车k)宾馆住房答：时分复用共享b) c)e) f) i) j) 空分复用共享a) d) g) i) h)i使用空分复用来选一个停车位置，使用时分复用来共用单个停车位置。k使用空分复用来选一个房间，使用时分复用来共用单个房间。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -