操作系统_精髓与设计原理(第五版)课后答案(中文版).doc (1)
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第1章计算机系统概述1.1列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3 一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O :通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理:处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4什么是中断?中断:其他模块(I/O ,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5多中断的处理方式是什么?处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6内存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7什么是高速缓冲存储器?高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O :当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O :当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。
第一章:一、3、10、15、23、27、353.什么是操作系统?操作系统在计算机系统中的主要作用是什么?操作系统是管理系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务,并合理组织计算机工作流程和为用户有效地使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件.主要作用(1)服务用户—操作系统作为用户接口和公共服务程序(2)进程交互—操作系统作为进程执行的控制者和协调者(3)系统实现—操作系统作为扩展机或虚拟机(4)资源管理—操作系统作为资源的管理者和控制者10.试述系统调用与函数(过程)调用之间的区别。
(1)调用形式和实现方式不同;(2)被调用的代码位置不同;(3)提供方式不同15.什么是多道程序设计?多道程序设计有什么特点?多道程序设计是指允许多个作业(程序)同时进入计算机系统内存并执行交替计算的方法。
从宏观上看是并行的,从微观上看是串行的。
(1)可以提高CPU、内存和设备的利用率;(2)可以提高系统的吞吐率,使单位时间内完成的作业数目增加;(3)可以充分发挥系统的并行性,使设备和设备之间,设备和CPU之间均可并行工作。
23.现代操作系统具有哪些基本功能?请简单叙述之。
(1)处理器管理;(2)存储管理;(3)设备管理;(4)文件管理;(5)联网与通信管理。
27.什么是操作系统的内核?内核是一组程序模块,作为可信软件来提供支持进程并发执行的基本功能和基本操作,通常驻留在内核空间,运行于内核态,具有直接访问计算机系统硬件设备和所有内存空间的权限,是仅有的能够执行特权指令的程序。
35.简述操作系统资源管理的资源复用技术。
系统中相应地有多个进程竞争使用资源,由于计算机系统的物理资源是宝贵和稀有的,操作系统让众多进程共享物理资源,这种共享称为资源复用。
(1)时分复用共享资源从时间上分割成更小的单位供进程使用;(2)空分复用共享资源从空间上分割成更小的单位供进程使用。
.二、2、52、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(见图中有色部分)。
第1章计算机系统概述1.1、图1.3中的理想机器还有两条I/O指令:0011 = 从I/O中载入AC0111 = 把AC保存到I/O中在这种情况下,12位地址标识一个特殊的外部设备。
请给出以下程序的执行过程(按照图1.4的格式):1.从设备5中载入AC。
2.加上存储器单元940的内容。
3.把AC保存到设备6中。
假设从设备5中取到的下一个值为3940单元中的值为2。
答案:存储器(16进制内容):300:3005;301:5940;302:7006步骤1:3005->IR;步骤2:3->AC步骤3:5940->IR;步骤4:3+2=5->AC步骤5:7006->IR:步骤6:AC->设备61.2、本章中用6步来描述图1.4中的程序执行情况,请使用MAR和MBR扩充这个描述。
答案:1. a. PC中包含第一条指令的地址300,该指令的内容被送入MAR中。
b. 地址为300的指令的内容(值为十六进制数1940)被送入MBR,并且PC增1。
这两个步骤是并行完成的。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
2. a. 指令寄存器IR中的地址部分(940)被送入MAR中。
b. 地址940中的值被送入MBR中。
c. MBR中的值被送入AC中。
3. a. PC中的值(301)被送入MAR中。
b. 地址为301的指令的内容(值为十六进制数5941)被送入MBR,并且PC增1。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
4. a. 指令寄存器IR中的地址部分(941)被送入MAR中。
b. 地址941中的值被送入MBR中。
c. AC中以前的内容和地址为941的存储单元中的内容相加,结果保存到AC中。
5. a. PC中的值(302)被送入MAR中。
b. 地址为302的指令的内容(值为十六进制数2941)被送入MBR,并且PC增1。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
6. a. 指令寄存器IR中的地址部分(941)被送入MAR中。
操作系统精髓与设计原理课后复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理⼆进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执⾏;输⼊/输出设备,由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
⽤户可见寄存器:优先使⽤这些寄存器,可以使机器语⾔或者汇编语⾔的程序员减少对主存储器的访问次数。
对⾼级语⾔⽽⾔,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
⼀些⾼级语⾔,如C语⾔,允许程序⾔建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:⽤以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使⽤,以控制程序的执⾏。
1.3 ⼀般⽽⾔,⼀条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输⼊数据。
数据处理:处理器可以执⾏很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执⾏顺序。
1.4 什么是中断?中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理⽅式是什么?处理多中断有两种⽅法。
第⼀种⽅法是当正在处理⼀个中断时,禁⽌再发⽣中断。
第⼆种⽅法是定义中断优先级,允许⾼优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运⾏。
1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7 什么是⾼速缓冲存储器?⾼速缓冲存储器是⽐主存⼩⽽快的存储器,⽤以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O:当处理器正在执⾏程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(⽤以执⾏这个指令);在进⼀步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执⾏程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令,并继续执⾏后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。
第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3 一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理:处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断?中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么?处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器?高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O 模块中断。
第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3 一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理:处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断?中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么?处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器?高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。
复习题:1.1、列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
答:主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2、定义处理器寄存器的两种主要类别。
答:用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3、一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?答:这些动作分为四类:处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理,处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4、什么是中断?答:中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5、多中断的处理方式是什么?答:处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6、内存层次的各个元素间的特征是什么?答:存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7、什么是高速缓冲存储器?答:高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8、列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
答:可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3 一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理:处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断?中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么?处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器?高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。
第1章计算机系统概述1.1、图1.3中的理想机器还有两条I/O指令:0011 = 从I/O中载入AC0111 = 把AC保存到I/O中在这种情况下,12位地址标识一个特殊的外部设备。
请给出以下程序的执行过程(按照图1.4的格式):1.从设备5中载入AC。
2.加上存储器单元940的内容。
3.把AC保存到设备6中。
假设从设备5中取到的下一个值为3940单元中的值为2。
答案:存储器(16进制内容):300:3005;301:5940;302:7006 步骤1:3005->IR;步骤2:3->AC步骤3:5940->IR;步骤4:3+2=5->AC步骤5:7006->IR:步骤6:AC->设备 61.2、本章中用6步来描述图1.4中的程序执行情况,请使用MAR和MBR扩充这个描述。
答案:1. a. PC中包含第一条指令的地址300,该指令的内容被送入MAR中。
b. 地址为300的指令的内容(值为十六进制数1940)被送入MBR,并且PC增1。
这两个步骤是并行完成的。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
2. a. 指令寄存器IR中的地址部分(940)被送入MAR中。
b. 地址940中的值被送入MBR中。
c. MBR中的值被送入AC中。
3. a. PC中的值(301)被送入MAR中。
b. 地址为301的指令的内容(值为十六进制数5941)被送入MBR,并且PC增1。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
4. a. 指令寄存器IR中的地址部分(941)被送入MAR中。
b. 地址941中的值被送入MBR中。
c. AC中以前的内容和地址为941的存储单元中的内容相加,结果保存到AC中。
5. a. PC中的值(302)被送入MAR中。
b. 地址为302的指令的内容(值为十六进制数2941)被送入MBR,并且PC增1。
c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。
6. a. 指令寄存器IR中的地址部分(941)被送入MAR中。
操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器—I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理:处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4什么是中断?中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5多中断的处理方式是什么?处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6内存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7什么是高速缓冲存储器?高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O :当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O 模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O 模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。
操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。
主存储器,存储数据和程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中的指令并且使他们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。
1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。
用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。
对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。
一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。
控制和状态寄存器:用以控制处理器的操作,且主要被具有特权的操作系统例程使用,以控制程序的执行。
1.3 一般而言,一条机器指令能指定的四种不同操作是什么?处理器-寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。
处理器-I/O:通过处理器和I/O模块间的数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。
数据处理:处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。
控制:某些指令可以改变执行顺序。
1.4 什么是中断?中断:其他模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程的机制。
1.5 多中断的处理方式是什么?处理多中断有两种方法。
第一种方法是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。
第二种方法是定义中断优先级,允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。
1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么?存储器的三个重要特性是:价格,容量和访问时间。
1.7 什么是高速缓冲存储器?高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址的缓冲区。
1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。
可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步的动作之前,处理器处于繁忙的等待中,直到该操作已经完成。
中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时,它给相应的I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。
操作系统精髓与设计原理第五版课后题答案WordC HAPTER 2O PERATING S YSTEM O VERVIEWReview Questions2.1 Convenience:An operating system makes a computer more convenient touse. Efficiency: An operating system allows the computer systemresources to be used in an efficient manner. Ability to evolve: An operating system should be constructed in such a way as to permit the effective development, testing, and introduction of new systemfunctions without interfering with service.2.5 The execution context, or process state,is the internal data by whichthe operating system is able to supervise and control the process.This internal information is separated from the process, because the operating system has information not permitted to the process. The context includes all of the information that the operating system needs to manage the process and that the processor needs to execute the process properly. The context includes the contents of the various processor registers, such as the program counter and data registers.It also includes information of use to the operating system, such as the priority of the process and whether the process is waiting for the completion of a particular I/O event.Problems2.1 The answers are the same for (a) and (b). Assume that althoughprocessor operations cannot overlap, I/O operations can.1 Job: TAT = NT Processor utilization = 50%2 Jobs: TAT = NT Processor utilization = 100%4 Jobs: TAT = (2N – 1)NT Processor utilization = 100% 2.4A system call is used by an application program to invoke a functionprovided by the operating system. Typically, the system call results in transfer to a system program that runs in kernel mode.C HAPTER 3P ROCESS D ESCRIPTION AND C ONTROLReview Questions3.5 Swapping involves moving part or all of a process from main memoryto disk. When none of the processes in main memory is in the Ready state, the operating system swaps one of the blocked processes out onto disk into a suspend queue, so that another process may be brought into main memory to execute.3.10 The user mode has restrictions on the instructions that can beexecuted and the memory areas that can be accessed. This is to protect the operating system from damage or alteration. In kernel mode, the operating system does not have these restrictions, so that it can perform its tasks.Problems3.1?Creation and deletion of both user and system processes. Theprocesses in the system can execute concurrently for information sharing, computation speedup, modularity, and convenience.Concurrent execution requires a mechanism for process creation and deletion. The required resources are given to the process when it is created, or allocated to it while it is running. When the process terminates, the OS needs to reclaim any reusable resources.Suspension and resumption of processes.In process scheduling, the OS needs to change the process's state to waiting or ready state when it is waiting for some resources. When the required resources are available, OS needs to change its state to running state to resume its execution.Provision of me chanism for process synchronization. Cooperating processes may share data. Concurrent access to shared data mayresult in data inconsistency. OS has to provide mechanisms forprocesses synchronization to ensure the orderly execution ofcooperating processes, so that data consistency is maintained.Provision of mechanism for process communication. The processes executing under the OS may be either independent processes orcooperating processes. Cooperating processes must have the means to communicate with each other.Provision of mechanisms for deadlock handling. In amultiprogramming environment, several processes may compete for a finite number of resources. If a deadlock occurs, all waitingprocesses will never change their waiting state to running state again, resources are wasted and jobs will never be completed.3.3Figure 9.3 shows the result for a single blocked queue. The figurereadily generalizes to multiple blocked queues.P ROCESS D ESCRIPTION AND C ONTROLReview Questions4.2 Less state information is involved.4.5 Address space, file resources, execution privileges are examples.4.61. Thread switching does not require kernel mode privileges becauseall of the thread management data structures are within the user address space of a single process. Therefore, the process does not switch to the kernel mode to do thread management. This saves the overhead of two mode switches (user to kernel; kernel back to user).2. Scheduling can be application specific. One application maybenefit most from a simple round-robin scheduling algorithm, while another might benefit from a priority-based scheduling algorithm. The scheduling algorithm can be tailored to the application without disturbing the underlying OS scheduler. 3. ULTs can run on anyoperating system. No changes are required to the underlying kernel to support ULTs. The threads library is a set of application-level utilities shared by all applications.4.71.In a typical operating system, many system calls are blocking. Thus,when a ULT executes a system call, not only is that thread blocked, but also all of the threads within the process are blocked.2. In a pure ULT strategy, a multithreaded application cannot take advantage of multiprocessing. A kernel assigns one process to only one processor at a time. Therefore, only a single thread within a process can execute at a time.Problems4.2Because, with ULTs, the thread structure of a process is not visibleto the operating system, which only schedules on the basis ofprocesses.C ONCURRENCY:M UTUAL E XCLUSION ANDS YNCHRONIZATIONReview Questions5.1Communication among processes, sharing of and competing for resources,synchronization of the activities of multiple processes, andallocation of processor time to processes.5.9 A binary semaphore may only take on the values 0 and 1. A generalsemaphore may take on any integer value.Problems5.2ABCDE; ABDCE; ABDEC; ADBCE; ADBEC; ADEBC;DEABC; DAEBC; DABEC; DABCE5.5Consider the case in which turn equals 0 and P(1) sets blocked[1] totrue and then finds blocked[0] set to false. P(0) will then set blocked[0] to true, find turn = 0, and enter its critical section. P(1) will then assign 1 to turn and will also enter its critical section.C ONCURRENCY:D EADLOCK AND S TARVATION Review Questions6.2 Mutual exclusion.Only one process may use a resource at a time. Holdand wait. A process may hold allocated resources while awaiting assignment of others. No preemption. No resource can be forcibly removed from a process holding it.6.3 The above three conditions, plus: Circular wait. A closed chain ofprocesses exists, such that each process holds at least one resource needed by the next process in the chain.Problems6.4 a.0 0 0 00 7 5 06 6 2 22 0 0 20 3 2 0b. to d.Running the banker's algorithm, we see processes can finishin the order p1, p4, p5, p2, p3.e. Change available to (2,0,0,0) and p3's row of "still needs" to(6,5,2,2). Now p1, p4, p5 can finish, but with available now(4,6,9,8) neither p2 nor p3's "still needs" can be satisfied. Soit is not safe to grant p3's request.6.51. W = (2 1 0 0)2. Mark P3; W = (2 1 0 0) + (0 1 2 0) = (2 2 2 0)3. Mark P2; W = (2 2 2 0) + (2 0 0 1) = (4 2 2 1)4. Mark P1; no deadlock detectedReview Questions7.1 Relocation, protection, sharing, logical organization, physicalorganization.7.7 A logical address is a reference to a memory location independent ofthe current assignment of data to memory; a translation must be made to a physical address before the memory access can be achieved. A relative address is a particular example of logical address, in which the address is expressed as a location relative to some known point, usually the beginning of the program. A physical address , or absolute address, is an actual location in main memory.Problems7.6 a. The 40 M block fits into the second hole, with a starting addressof 80M. The 20M block fits into the first hole, with a starting address of 20M. The 10M block is placed at location 120M.40M 40M 60M 40M 40M 40M30Mb. The three starting addresses are 230M, 20M, and 160M, for the 40M, 20M, and 10M blocks, respectively. 40M 60M 60M 40M 40M 40M30Mc. The three starting addresses are 80M, 120M, and 160M, for the 40M,20M, and 10M blocks, respectively.M EMORY M ANAGEMENT7.12 a. The number of bytes in the logical address space is (216 pages)(210 bytes/page) = 226 bytes. Therefore, 26 bits are required for the logical address.b. A frame is the same size as a page, 210 bytes.c. The number of frames in main memory is (232 bytes of mainmemory)/(210 bytes/frame) = 222 frames. So 22 bits is needed tospecify the frame.d. There is one entry for each page in the logical address space.Therefore there are 216 entries.e. In addition to the valid/invalid bit, 22 bits are needed to specifythe frame location in main memory, for a total of 23 bits.30M40M40M60M40M40M40Md. The three starting addresses are 80M, 230M, and 360M, for the 40M,20M, and 10M blocks, respectively.C HAPTER 8V IRTUAL M EMORYReview Questions8.1Simple paging: all the pages of a process must be in main memory forprocess to run, unless overlays are used. Virtual memory paging:not all pages of a process need be in main memory frames for the process to run.; pages may be read in as needed8.2A phenomenon in virtual memory schemes, in which the processor spendsmost of its time swapping pieces rather than executing instructions.Problems8.1 a. Split binary address into virtual page number and offset; use VPNas index into page table; extract page frame number; concatenateoffset to get physical memory addressb.(i) 1052 = 1024 + 28 maps to VPN 1 in PFN 7, (7 1024+28 =7196)(ii) 2221 = 2 1024 + 173 maps to VPN 2, page fault(iii)5499 = 5 1024 + 379 maps to VPN 5 in PFN 0, (0 1024+379= 379)8.4 a. PFN 3 since loaded longest ago at time 20b. PFN 1 since referenced longest ago at time 160c. Clear R in PFN 3 (oldest loaded), clear R in PFN 2 (next oldestloaded), victim PFN is 0 since R=0d. Replace the page in PFN 3 since VPN 3 (in PFN 3) is used furthestin the futuree. There are 6 faults, indicated by **4000*2*42*1**32VPN of pages in memory in LRU order 3 2143243434242241241243122。