操作系统例题汇总Word格式文档下载.docx
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(2)设备利用率高:
在多道程序环境下,内存和外设也由多个程序共享,无疑也会提高内存和外设的利用率。
(3)系统吞吐量大:
在多道程序环境下,资源的利用率大幅度提高,减少了程序的等待时间,提高了系统的吞吐量。
讨论多道程序在计算机中并发地运行是现代计算机系统的重要特征。
早期的单道批处理系统与人工操作相比自动化程度大大提高,但系统中仍有较多的空闲资源,系统的性能较差。
多遭批处理系统虽有很多优点,但这种系统交互能力差,作业的平均周转时间长。
多道程序处理系统要解决的主要问题是,如何使多个程序合理、有序地共事处理机、内存、外设等资源。
例1.3A,B两个程序,程序A按顺序使用CPU10S,使用设备甲5S,使用CPU5S,使用设备乙10S,最后使用CPU10S。
程序B按顺序使用设备甲10S,使用CPU10S,使用设备乙5S,使用CPU5S使用设备乙10S。
(忽略调度程序执行时间)试问:
(1)在顺序环境下执行程序A和程序B,CPU的利用率是多少?
(2)在多道程序环境下,CPU的利用率是多少?
解
(1)程序A和程序B顺序执行时,程序A执行完毕,程序B才开始执行。
两个程序共耗时80S,其中占用CPU时间为40S,顺序执行时CPU的利用率为50%。
(2)在多道程序环境下,两个程序并发执行,其执行情况如图所示。
可以看出,两个程序共耗
时45S,其中占用CPL时间为40S,故此时CPU的利用率为40/45=88.89%。
讨论
(1)在单道程序环境下,程序顺序执行,CPU被一道程序独占,即使CPU空闲,其他程序也不能使用,所以CPU的利用率低。
(2)在多道程序环境下,若干个程序宏观上同时执行,微观上交替执行。
|当其中一个程序由
于某种原因(例如进行1/O操作)而不能占用CPU时,其他程序就可以占用CPU提高了CPU的利用率。
(3)在该例中,当程序A使用完设备甲时,由于CPU正被程序B占用,所以程序A必须等待一段时间(如虚线所示)。
同理,当程序B第二次使用完CPU准备使用设备动时,由于此时设备乙正被程序A占用,所以程序B也必须等待一段时间(如虚线所示),这时CPU将空闲(如虚线所示)。
例1.4试述分时系统与实时系统,并比较它们的区别。
分时系统是指在一个系统中多个用户分时地使用同一计算机。
实时系统是指计算机及时响应
外部事件的请求,在规定时限内完成对该事件的处理,并控制所有实时设备和实时任务协调一致地运行。
实时系统与分时系统的主要区别有两点。
(1)分时系统的目标是提供一种通用性很强的系统,有较强的交互能力,而实时系统则大都是具有特殊用途的专用系统,交互能力略差;
(2)分时系统对响应时间虽有要求,但一般来说,响应时间由人所能承受的等待时间来确定;
而实时系统对响应时间要求更高,一般由控制系统或信息处理系统所能接受的延迟时间来决定。
1.3习题
1.填空题:
(1)当CPU执行操作系统代码时,称处理机处于
(A)执行态(B)目态(C)管态(D)就绪态
(2)在下列性质中,不是分时系统的特征。
(A)多路性(B)交互性(C)独占性(D)成批性
(3)下列仅一条指令只能在管态下执行。
(A)读取时钟指令(B)访管指令(C)屏蔽中断指令(D)取数指令
2•何谓管态(系统态)和目态(用户态)?
3.一般从哪几方面对操作系统的性能进行评价?
4•试说出几种你所熟悉的操作系统名称,并说明其特征。
5.试列举UNIX操作系统的特点。
6.根据你使用计算机系统的经验,说明操作系统的作用。
7.试说明批处理系统、分时系统和实时系统的主要特征。
8.如何理解网络操作系统的主要功能?
9.A,B两个程序,A按顺序使用CPU10S,使用设备甲5s,使用CPU5s,使用设备乙10s,最后使用CPU10s;
程序B按顺序使用设备甲10s,使用CPU10s,使用设备乙5s,使用CPU5s,最后使用设备乙10s。
请问:
(1)在顺序执行程序A和B时,CPU勺利用率是多少?
(2)在多道程序环境下执行时,CPU勺利用率是多少?
例题:
考虑5个进程P1,P2,P3,P4,P5,见表2.1。
规定进程的优先数越小,优先级越咼。
试描述在采用下述几种调度算法时各个进程运行过程,并计算采用每种算法时的进程平均周转时间。
进程
创建时间
运行时间
优先数
P1
3
P2
2
6
5
P3
4
1
P4
P5
8
假设忽略进程的调度时间。
(1)先来先服务调度算法;
M<
1)先来先酿务法;
进程的运行过程如图2.3所示。
-J
图2-3先来先服务涮度興法进程的运疔过樫示愈图
(2)时间片轮转调度算法(时间片为1ns);
(3)非剥夺式优先级调度等法;
(4)剥夺式优先级调度算法。
表2.I例2.5数据表
101520
I111I1III11|
PiL
图占客非剰夺式优先级调度算祛进程的运行过程示童图
(4>剥夺式优先级调度算法*进程的运行过程如图2.6所示。
10
20
JI
Fl
P.
算法
进程客r
创建时刻
轴束时刻
周转时IhJ/ms
平的周转时间/n讣
非剥夺贰优先级
Pi
'
-
(3+7+9+12+12)/5=8.60
Fy
9
7
13
玖
€
18
12
Pn
剎夺式优先级
Pt
口
I
心十1_皐+丄+7T-7>
/5—7.RO
珂
J1
A
15
图2*fi#1夸式优先级调度算迭进程的运行过程示倉圏
|一空
16
|
17
巴
14
时何片
轮转
练习题
一、单选题
1、一个进程是
A由协处理机执行的一个程序
(清华大学1996)
B一个独立的程序+数据集
CPCB结构与程序和数据的组合D一个独立的程序
2、并发进程之间。
A彼此无关B必须同步C必须互斥D可能需要同步或互斥
3、是进程调度算法。
A时间片轮转法B先来先服务C响应比高者优先D均衡调度算法
4、当时,进程从执行扎转变为就绪状态。
(西北工大1999)
A进程被调度程序选中B时间片到C等待某一事件D等待的事件发生
5、系统中有n(n>
2)个进程,并且当前没有执行进程调度程序,则不可能发生。
A有一个运行进程,没有就绪进程,剩下的n-1个进程处于等待状态
B有一个运行进程和n-1个就绪进程,但没有进程处于等待状态
C有一个运行进程和1个就绪进程,剩下的n-2个进程处于等待状态
D没有运行进程但有2个就绪进程,剩下的n-2个进程处于等待状态
6支持多道程序设计的操作系统在运行过程中,不断地选择新进程运行来实现CPU的共享,
但其中不是引起操作系统选择新进程的直接原因。
(复旦大学1999)
A运行进程的时间片用完B运行进程出错
C运行进程要等待某一事件的发生D有新进程进入就绪状态
判断题
1、在剥夺式进程管理方式下,现运行进程的优先级不低于系统中所有进程的优先级。
2、进程是一个独立的运行单位,也是系统进行资源分配和调度的基本单位。
3、程序的并发执行是指同一时刻有两个以上的程序,它们的指令在同一处理器上执行。
4、进程由进程控制块和数据集以及对该数据集进行操作的程序段组成。
5、并发是并行的不同表述,其原理相同。
问答题
1、操作系统中为什么要引入进程的概念?
为了实现进程的并发运行,操作系统在进程管理
方面应做那些工作?
(南京大学1997
2、试比较进程与程序的区别。
(哈尔滨工业大学2000)
3、进程与线程的主要区别是什么?
例:
假设某系统中有4种资源(R1,R2,R3,R4,在某时刻系统中共有5个进程。
进程P1,
P2,P3,P4,P5的最大资源需求数向量和此时已分配到的资源数向量分别为
当前已分配到资源
最大资源需求
(0,0,1,2)
(2,0,0,0)
(2,7,5,0)
(0,0,3,4)
(6,6,5,6)
(2,3,5,4)
(4,3,5,6)
(0,3,3,2)
(0,6,5,2)
系统中当前可用资源向量为(2,1,0,0)。
问:
(1)当前系统是否是安全的?
P5完成后:
(4,7,9,8)
(2)在P3发出资源请求(0,1,0,0)后,假设系统把资源分配给P3,则各进程已分配资源数为
P1:
(0,0,1,2)
P2:
(2,0,0,0)
P3:
(0,1,3,4)
P4:
P5:
这时系统可用资源数为(2,0,0,0),各个进程仍需资源向量为
(0,0,0,0)
(0,7,5,0)
(6,5,2,2)
(2,0,0,2)
(0,3,2,0)
满足资源需求的进程执行序列为进程可用资源数
P1完成后:
(2,0,1,2)
P4完成后:
(4,3,6,6)
(4,6,9,8)
此时可用资源已不能满足P2或P3的需求,即此时系统状态是不安全的,系统将拒绝资源请求。
讨论银行家算法的关键是寻找一个进程的运行序列,如果系统按该序列调度进程运行,系统的可用资源就可以满足它们的需求,这时资源分配是安全的;
否则,若该进程序列不存在,则资源分配是不安全的,系统暂不进行资源分配。
一、生产者和消费者问题
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