《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案

I/O A B C CPU A B A B C B C 时间 (ms) 0 20 40 50 60 80 100 120 140

多道总运行时间为140ms。CPU利用率为(140-30)/140=78.6%

7 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占用时间为：

程序A： 60 20 30 10 40 20 20 (ms) I/O2 CPU I/O1 CPU I/O1 CPU I/O1 程序B： 30 40 70 30 30 (ms) I/O1 CPU I/O2 CPU I/O2 程序C： 40 60 30 70 (ms) CPU I/O1 CPU I/O2

如果三道程序同时并发执行，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？计算三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：

A A B C B C A C CPU C B I01 B A C A A I02 A B B C c A I02 cpu I01 pI01 cpu I01 u cpu cpu I02 B I01 cpu cpu I02 C cpu cpu I01 cpu cpu I02 时间 (ms) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 (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利用率为(310-120)/310=61.3%

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《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案

8 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)10

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%。

9 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时间比率为：2(50/3)=6/50=12%。

CH2 应用题参考答案

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。

答：(3)，(4)，(5)，(6)，(7)。 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。

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。 3

并发进程之间有什么样的相互制约关系?下列日常生活中的活动是属哪种制约关系：(1)踢足球，(2)吃自助餐，(3)图书馆借书，(4)电视机生产流水线工序。

答：并发进程之间的基本相互制约关系有互斥和同步两种。其中(1)、(3)为互斥问题。(2)、(4)为同步问题。 4

在按动态优先数调度进程的系统中，每个进程的优先数需定时重新计算。在处理器不断地在进程之间交替的情况下，重新计算进程优先数的时间从何而来?

答：许多操作系统重新计算进程的优先数在时钟中断处理例程中进行，由于中断是随机的，碰到哪个进程，就插入哪个进程中运行处理程序，并把处理时间记在这个进程的账上。

6

《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案

5

若后备作业队列中等待运行的同时有三个作业J1、J2、J3，已知它们各自的运行时间为a、b、c，且满足a

答：采用短作业优先算法调度时，三个作业的总周转时间为：

T1=a+(a+b)+(a+b+c)=3a+2b+c ①

若不按短作业优先算法调度，不失一般性，设调度次序为：J2、J1、J3。则三个作业的总周转时间为：

T2=b+(b+a)+(b+a+c)=3b+2a+c ②

令②-①式得到：

T2-T1=b-a>0

可见，采用短作业优先算法调度才能获得最小平均作业周转时间。 6 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。 答：首先，对n个作业按执行时间从小到大重新进行排序，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

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，按短作业优先调度算法调度时，使得平均作业周转时间最短。 7 假定执行表中所列作业，作业号即为到达顺序，依次在时刻0按次序1、2、3、4、

5进入单处理器系统。

1） 分别用先来先服务调度算法、时间片轮转算法、短作业优先算法及非强占优先权调度算法算出各作业的执行先后次序(注意优先权高的数值小)； 2） 计算每种情况下作业的平均周转时间和平均带权周转时间。

作业号 执行时间 优先权 1 2 3 4 5 答：

10 1 2 1 5 3 1 3 4 2 7

《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案

(1) 采用FCFS算法调度作业，运作情况：

执行次序 执行时间 等待时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 1 10 0 0 10 10 1 2 1 10 10 11 11 11 3 2 11 11 13 13 6.5 4 1 13 13 14 14 14 5 5 14 14 19 19 3.8 作业平均周转时间 T=(10+11+13+14+19)/5=13.4 作业平均带权周转时间 W=(1+11+6.5+14+3.8)/5=7.26

(2) 采用RR算法调度作业，若令时间片长=1，各作业执行情况为：1、2、3、4、5、

1、3、5、1、5、1、5、1、5、1、1、1、1、1。

作业 执行时间 提交时间 完成时间 周转时间 带权周转时间

(3) 采用SJF算法调度作业，运作情况：

1 10 0 19 19 1.9 2 1 0 2 2 2 3 2 0 7 7 3.5 4 1 0 4 4 4 5 5 0 14 14 2.8 作业平均周转时间 T=(19+2+7+4+14)/5=9.2 作业平均带权周转时间 W=(1.9+2+3.5+4+2.8)/5=2.84

(4) 采用非剥夺优先权算法调度作业，运作情况：

执行次序 执行时间 等待时间 开始时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 2 1 0 0 1 1 1 4 1 1 1 2 2 2 3 2 2 2 4 4 2 5 5 4 4 9 9 1.8 1 10 9 9 19 19 1.9 作业平均周转时间 T=(1+2+4+9+19)/5=7 作业平均带权周转时间 W=(1+2+2+1.8+1.9)/5=1.74 8