操作系统练习题答案

《操作系统教程》(第三版)CH1应用题参考答案

18 在虚拟页式存储管理中,为解决抖动问题,可采用工作集模型以决定分给进程的物理块数,

有如下页面访问序列: …… 2 5 1 6 3 3 7 8 9 1 6 2 3 4 3 4 3 4 4 4 3 4 4 3 ……

△ t1 △ t2

窗口尺寸△=9,试求t1、t2时刻的工作集。 答:t1时刻的工作集为:{1,2,3,6,7,8,9}。t时刻的工作集为:{3,4}。

19 有一个分页虚存系统,测得CPU和磁盘的利用率如下,试指出每种情况下的存在问题和可采

取的措施:(1)CPU利用率为13%,磁盘利用率为97% (2)CPU利用率为87%,磁盘利用率为3% (3)CPU利用率为13%,磁盘利用率为3% 。 答:(1)系统可能出现抖动,可把暂停部分进程运行。(2)系统运行正常,可增加运行进程数以进一步提高资源利用率。(3)处理器和设备和利用率均很低,可增加并发运行的进程数。

20 在一个分页虚存系统中,用户编程空间32个页,页长1KB,主存为16KB。如果用户程序有

10页长,若己知虚页0、1、2、3,已分到页框8、7、4、10 ,试把虚地址0AC5H和1AC5H转换成对应的物理地址。 答:虚地址0AC5H对应的物理地址为:12C5H。而执行虚地址1AC5H会发现页表中尚未有分配的页框而发生缺页中断,由系统另行分配页框。

21 某计算机有4个页框,每页的装入时间、最后访问时间、访问位R、修改位D如下所示(时间

用时钟点数表示):

page loaded last ref R D 0 126 279 0 0 1 230 260 1 0 2 120 272 1 1 3 160 280 1 1

分别用FIFO、LRU、二次机会算法分别淘汰哪一页? 答:(1)FIFO 淘汰page2。 (2)LRU 淘汰page1。

(3) 二次机会 淘汰page0。 22 考虑下面的程序:

for (i=0;i<20;i++)

for(j=0;j<10;j++) a[i]:=a[i]×j

试举例说明该程序的空间局部性和时间局部性。

答:当数组元素a[0],a[1],?,a[19]存放在一个页面中时,其空间局部性和时间局部性较好,也就是说,在很短时间内执行都挂行循环乘法程序,而且数组元素分布在紧邻连续的存储单元中。当数组元素存放在不同页面中时,其时间局部性虽相同,但空间局部性较差,因为处理的数组元素分布在不连续的存储单元中。

23 一个有快表的请页式虚存系统,设内存访问周期为1微秒,内外存传送一个页面的平均时间为5毫秒。

如果快表命中率为75%,缺页中断率为10%。忽略快表访问时间,试求内存的有效存取时间。 答:快表命中率为75%,缺页中断率为10%,所以,内存命中率为15%。故内存的有效存取时间=1×75%+2×15%+(5000+2)×10%=501.25微秒。

24 假设某虚存的用户空间为1024KB,页面大小为4KB,内存空间为512KB。已知用户的虚页10、11、

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《操作系统教程》(第三版)CH1应用题参考答案

12、13页分得内存页框号为62、78、25、36,求出虚地址0BEBC(16进制)的实地址(16进制)是多少?

答:虚地址0BEBC(16进制)的二进制形式为:0000 1011 1110 1011 1100。由于页面大小为4KB,故其中

后12位是位移,所以,虚地址的页号为:11。查页表分得内存对应页框号为:78。已知内存空间为512KB,故内存共有128个页框,78是合法物理块。把78化为16进制是4E,虚地址0BEBC(16进制)的实地址(16进制)是:4EEBC。

25 某请求分页存储系统使用一级页表,假设页表全部放在主存内,: 1)若一次访问主存花120ns,那么,访问一个数据的时间是多少?

2)若增加一个快表,在命中或失误时需有20ns开销,如果快表命中率为80%,则访问一个数据的

时间为多少? 答:1) 120ns×2=240ns。

2) (120+20)×80%+(120+120+20)×20%=174ns。

26 设某系统中作业J1,J2,J3占用主存的情况如图。今有一个长度为20k的作业J4要装入主存,当采用

可变分区分配方式时,请回答:

(1) J4装入前的主存已分配表和未分配表的内容。

(2) 写出装入J4时的工作流程,并说明你采用什么分配算法。

OS 0

J1 10k

18k

J2 30k

40k

J3 54k

70k

答:(1)主存已分配表共有三项,由作业J1、J2、J3占用,长度依次为:10k、30k和54k。未分配表共有三项:空闲区1、空闲区2和空闲区3,长度依次为18k、40k和70k。

(2)作业J4装入时,采用直接分配,搜索未分配表,空闲区1不能满足。所以,要继续搜索未分配表,空闲区2可以满足J4的装入要求。 27 考虑下列的段表:

段号 始址 段长 0 200 500 1 890 30 2 120 100 3 1250 600 4 1800 88

对下面的逻辑地址,求物理地址,如越界请指明。1) <0,480> 2)<1,25> 3)<1,14> 4)<2,200> 5) <3,500> 6)<4,100>。

答:1)680 2)915 3)904 4)越界 5)1750 6) 越界。

28 请页式存储管理中,进程访问地址序列为:10,11,104,170,73,305,180,240,244,445,467,366。试问

1)如果页面大小为100,给出页面访问序列。2)进程若分得3个页框,采用FIFO和LRU替换算法,求缺页中断率? 答:1) 页面访问序列为1,1,2,2,1,4,2,3,3,5,5,4。

2)FIFO为5次,缺页中断率为5/12=41.6%。LRU为6次,缺页中断率为6/12=50%。 LRU反比FIFO缺页中断率高。

29 假设计算机有2M内存,其中,操作系统占用512K,每个用户程序也使用512K内存。如果所有

程序都有70%的I/O等待时间,那么,再增加1M内存,吞吐率增加多少?

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《操作系统教程》(第三版)CH1应用题参考答案

答:由题意可知,内存中可以存放3个用户进程,而CPU的利用率为:1-(70%)3 =1-(0.7)3 =65.7%。再

增加1M内存,可增加2个用户进程,这时CPU的利用率为:1-(70%)5 =1-(0.7)5=83.2%。故再增加1M内存,吞吐率增加了:83.2%÷65.7%-100%=27%。

30 一个计算机系统有足够的内存空间存放4道程序,这些程序有一半时间在空闲等待I/O操作。问

多大比例的CPU时间被浪费掉了? 答:(50%)4 =(1/2)4=1/16。

31 如果一条指令平均需1微秒,处理一个缺页中断另需n微秒,给出当缺页中断每k条指令发生一

次时,指令的实际执行时间。 答:(1+n/k)微秒。

32 一台计算机的内存空间为1024个页面,页表放在内存中,从页表中读一个字的开销是500ns。为

了减少开销,使用了有32个字的快表,查找速度为100ns。要把平均开销降到200ns需要的快表命中率是多少? 答:设快表命中率是x,则内存命中率为1-x。于是:500(1-x)+100x=200,解方程得x=75%。

CH5 应用题参考答案

1 旋转型设备上信息的优化分布能减少为若干个I/O服务的总时间。设磁鼓上分为20个区,每区存

放一个记录,磁鼓旋转一周需20毫秒,读出每个记录平均需用1毫秒,读出后经2毫秒处理,再继续处理下一个记录。在不知当前磁鼓位置的情况下:(1)顺序存放记录1、??,记录20时,试计算读出并处理20个记录的总时间;(2)给出优先分布20个记录的一种方案,使得所花的总处理时间减少,且计算出这个方案所花的总时间。 答:定位第1个记录需10ms。读出第1个记录,处理花2ms,这时已到了第4个记录,再转过18个记录(花18ms)才能找到记录2,所以,读出并处理20个记录的总时间:

10+3+(1+2+18)×19=13+21×19=412ms

如果给出优先分布20个记录的方案为:1,8,15,2,9,16,3,10,17,4,11,18,5,12,

19,6,13,20,7,14。当读出第1个记录,花2ms处理后,恰好就可以处理记录2,省去了寻找下一个记录的时间,读出并处理20个记录的总时间: 10+3+3×19=13+247=260ms

2 现有如下请求队列:8,18,27,129,110,186,78,147,41,10,64,12;试用查找时间最短

优先算法计算处理所有请求移动的总柱面数。假设磁头当前位置下在磁道100。

答:处理次序为:100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8。移动的总柱面数:264。

3 上题中,分别按升序和降序移动,讨论电梯调度算法计算处理所有存取请求移动的总柱面数。 答:升序移动次序为:100-110-129-147-186-78-64-41-27-18-12-10-8。移动的总柱面数:264。 降序移动次序为:100-78-64-41-27-18-12-10-8-110-129-147-186。移动的总柱面数:270。

4 某文件为连接文件,由5个逻辑记录组成,每个逻辑记录的大小与磁盘块大小相等,均为512字

节,并依次存放在50、121、75、80、63号磁盘块上。现要读出文件的1569字节,问访问哪一个磁盘块? 答:80号磁盘块

5 对磁盘存在下面五个请求: 请 求 1

柱 面 号 7 磁 头 号 2 31

扇 区 号 8 《操作系统教程》(第三版)CH1应用题参考答案

2 3 4 5 7 7 30 3 2 1 5 6 5 2 3 6 假如当前磁头位于1号柱面。试分析对这五个请求如何调度,可使磁盘的旋转圈数为最少?

答:使磁盘的旋转圈数为最少的调度次序为:5、3、2、1、和4。

6 有一具有40个磁道的盘面,编号为0~39,当磁头位于第11磁道时,顺序来到如下磁道请求:磁

道号:1、36、16、34、9、12;试用1)先来先服务算法FCFS、2)最短查找时间优先算法SSTF、3)扫描算法SCAN等三种磁盘驱动调度算法,计算出它们各自要来回穿越多少磁道? 答:1)FCFS为111。 2)SSTF为61。 3)SCAN为60(先扫地址大的请求),为45(先扫地址小的请求)。 7 假定磁盘有200个柱面,编号0~199,当前存取臂的位置在143号柱面上,并刚刚完成了125号

柱面的服务请求,如果请求队列的先后顺序是:86,147,91,177,94,150,102,175,130;试问:为完成上述请求,下列算法存取臂移动的总量是多少?并算出存取臂移动的顺序。 (1)先来先服务算法FCFS;

(2)最短查找时间优先算法SSTF; (3)扫描算法SCAN。 (4)电梯调度。 答:(1)先来先服务算法FCFS为565,依次为143-86-147-91-177-94-150-102-175-130。

(2)最短查找时间优先算法SSTF为162,依次为143-147-150-130-102-94-91-86-175-177。 (3)扫描算法SCAN为169,依次为143-147-150-175-177-199-130-102-94-91-86。

(4)电梯调度为125(先向地址大的方向),依次为143-147-150-175-177-102-94-91-86。为148(先向地址小的方向) 依次为143-130-102-94-91-86-147-150-175-177。

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除FCFS外,所有磁盘调度算法都不公平,如造成有些请求饥饿,试分析:(1)为什么不公平?(2)提出一种公平性调度算法。(3)为什么公平性在分时系统中是一个很重要的指标?

答:(1)对位于当前柱面的新请求,只要一到达就可得到服务,但对其他柱面的服务则不然。如SSTF

算法,一个离当前柱面远的请求,可能其后不断有离当前柱面近的请求到达而得不到服务(饥饿)。 (2)可划定一个时间界限,把这段时间内尚未得到服务的请求强制移到队列首部,并标记任何新请求不能插到这些请求前。对于SSTF算法来说,可以重新排列这些老请求,以优先处理。 (3)可避免分时进程等待时间过长而拉长响应时间。

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若磁头的当前位置为100柱面,磁头正向磁道号减小方向移动。现有一磁盘读写请求队列,柱面号依次为:190,10,160,80,90,125,30,20,29,140,25。若采用最短寻道时间优先和电梯调度算法,试计算出各种算法的移臂经过的柱面数?

答:采用SSTF处理次序为:100-90-80-125-140-160-190-30-29-25-20-10,总柱面数为:310。采用电梯调度处理次序为:100-90-80-30-29-25-20-10-125-140-160-190,总柱面数为:270。

10 若磁头的当前位置为100柱面,磁头正向磁道号增加方向移动。现有一磁盘读写请求队列,柱面号依

次为:23,376,205,132,19,61,190,398,29,4,18,40。若采用先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法,试计算出各种算法的移臂经过的柱面数?

答:采用先来先服务处理次序为:100-23-376-205-132-19-61-190-398-29-4-18-40,总柱面数为:1596。

采用SSTF处理次序为:100-132-190-205-61-40-29-23-19-18-4-376-398,总柱面数为:700。 采用SCAN处理次序为:100-132-190-205-376-398-61-40-29-23-19-18-4,总柱面数为:692。

CH6 应用题参考答案

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