E__Temp2_第三章作业及上机

操作系统第三章作业21：有如下三道作业。

系统为它们服务的顺序是：1、2、3。

求平均周转时间和平均带权周转时间。

平均周转时间：（2+2.9+3）/3=2.63平均带权周转时间：（1+2.9+12）/3=5.32：有利于CPU繁忙型的作业（或进程），而不利于I/O繁忙型的作业（或进程）的调度算法是（ B）A、时间片轮转法B、先来先服务C、最短剩余时间优先D、高优先级优先3：三个作业J1、J2和J3同时到达系统，它们的估计运行时间分别是T1、T2和T3，且T1<T2<T3。

若按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均周转时间是（C）A、 T1+T2+T3B、（T1+T2+T3）/3C、（3T1+2T2+T3）/3D、（T1+2T2+3T3）/34：有三个作业：A（到达时间8:50，执行时间1.5小时）B（到达时间9:00，执行时间0.4小时）C（到达时间9:30，执行时间1小时）当作业全部到达后，单道批处理系统按照响应比高者优先算法进行调度，则作业被选中的次序是（ B ）A、(ABC)B、(BAC)C、(BCA)D、(CBA)5：一个估计运行时间为2小时的作业8:00到达系统，12:00开始调度执行，则其响应比是（ C ）A、1B、2C、3D、46：三个作业J1、J2和J3同时进入系统，其估计运行时间为10min、40min和25min，各自的优先级分别为5、9和13，如果三个作业均为CPU繁忙型，系统单道运行，作业调度采用高优先级优先算法，数值大为优先级高，那么作业J1从提交到完成的时间是（C）。

A、25B、65C、75D、107：下表表明了在一个系统中的五个进程的运行时间和优先级，规定，优先级数值越小优先级越高。

在某一时刻，这五个进程同时到达系统，顺序为P0、P1、P2、P3和P4，请按下列算法计算进程平均周转时间和平均带权周转时间（忽略系统开销）。

（1）先来先服务；（2）短进程优先；（3）时间片轮转（时间配额5ms）；（4）高优先级优先8：下列作业调度算法中，具有最短的作业平均周转时间的是（ B ）A、短作业优先B、先来先服务C、高优先级优先D、时间片轮转9：分时系统中的当前运行进程连续获得了两个时间片，原因可能是（B）A、该进程的优先级最高B、就绪队列为空C、该进程最早进入就绪队列D、该进程是一个短进程10：若进程P一旦被唤醒就能够投入运行，系统可能为（D）A、在分时系统中，进程P的优先级最高B、抢占调度方式，就绪队列上的所有进程的优先级皆比P 的低C、就绪队列为空队列D、抢占调度方式，P的优先级高于当前运行的进程11：下列选项中，降低进程优先级的合理时机是（A）A、进程时间片用完B、进程刚完成I/O，进入就绪队列C、进程长期处于就绪队列D、进程从就绪状态转换为运行状态12：下列进程调度算法中，（A）可能会引起进程饥饿。

第三章习题与思考题典型例题解析例3-1高速缓冲存储器(Cache)的存取速度（）。

A．比内存慢，比外存快B．比内存慢，比内部寄存器快C. 比内存快，比内部寄存器慢D. 比内存快，比内部寄存器快例3-2 在存储器连线时，选片控制采用（）方式时，不仅存在（）问题，而且所分配的地址也是不同的。

A．全译码B．线选法C．地址重迭D．地址浮动例3-3 某计算机的主存为3KB，则内存地址寄存器需（）位就足够了。

A．10 B．11 C．12 D．13例3-4 在微机中，CPU访问各类存储器的频率由高到低的次序为（）。

A．高速缓存、内存、磁盘B．内存、磁盘、高速缓存C．磁盘、内存、高速缓存D．磁盘、高速缓存、内存答案：A分析：内存存放当前运行的程序和数据，访问频率高于磁盘，C和D不合题意；在采用Cache和内存的存储体系结构中，CPU总是先访问Cache，只有未命中时才访问内存，B也不对。

所以选A。

例3-5 常用的虚拟存储器寻址系统由（）两级存储器组成。

A．主存一外存B．Cache一主存C．Cache—外存D．Cache——Cache答案：A分析：虚拟存储器由存储器管理机制以及一个大容量的外存支持。

它是在存储体系层次结构基础上，通过存储器管理部件MMU，在外存和主存之间进行虚拟地址和实地址间的变换的。

例3-6 下面的说法中，正确的是（）。

A．EPROM是不能改写的B．EPROM是可改写的，所以也是一种读写存储器C．EPROM只能改写一次D．EPROM是可改写的，但它不能作为读写存储器答案：D分析：EPROM是紫外线可擦写可编程ROM，可反复多次改写，所以A和C不正确；EPROM的编程需外加编程电压，不能在线随机改写，因而EPROM不是随机读写存储器，所以B也不正确。

例3-7 一个具有24根地址线的微机系统，装有16KBROM、480KB RAM和100MB的硬盘，说明其内存容量为（）。

A．496KB B．16MB C．100．496MB D. 480KB答案：A分析：内存由ROM和RAM组成，答案C含硬盘容量不合题意；存储器总容量与实际装机容量是不同概念，此题答案B、D也不合题意。

第二/三章：进程与线程掌握要点：1.掌握并发执行的特征与条件。

2.理解进程的概念与状态（转换）。

3.linux的进程(任务)控制块都包含了进程的那些信息?4.进程间通信有那几种方式!各自的工作原理?5.简述进程的创建过程以及fork函数与vfork函数的区别。

6.比较线程和进程的优缺点!7.用户级线程和内核级线程的概念及各自特点。

上机作业：（共2源程序，2个可执行程序）：1. 观看03_pth1.c运行过程中进程(线程)的变化!简述这种变化出现的原因!!#include <pthread.h>#include <stdio.h>int sum；/* this data is shared by the thread(s) */void *runner(void *param)；/* the thread */main(int argc,char *argv[]){pthread_t tid；/* the thread indentifier */pthread_attr_t attr；/*set of thread attributes */if(argc!=2){fprintf(stderr,"usage；%s <interger value>\n"，argv[0]);exit();}if(atoi(argv[1])<0){fprintf(stderr，"%d must be <= 0\n"，atoi(argv[1]));exit()；}/* get the default attributes */pthread_attr_init(&attr)；/* creat the thread */pthread_create(&tid,&attr,runner,argv[1])；/* now wait for the thread to exit */pthread_join(tid,NULL)；printf("sum = %d\n",sum)；}/* the thread will begin control in this function */void *runner(void *param){int upper = atoi(param);int i；sum = 0；if(upper > 0){for(i=1；i<=upper；i++) sum += i;}pthread_exit(0)；}补充材料一：linux多线程编程pthreadLinux系统下的多线程遵循POSIX线程接口，称为pthread。

作业要求以4人小组为单位，共同完成并提交一份书面作业（不接收电子稿）；提交的作业需要注明小组号、组内成员及学号，并在每一题的解答后面标注解答该题的成员；书面作业请规范书写于A4大小的纸面上（不用练习本）；此次作业包括第2章和第3章的习题，一并完成后于10月12日操作系统课（即国庆后第一次课）上提交；第2章作业1、为了支持操作系统，现代处理器一般都提供哪两种工作状态，以隔离操作系统和普通程序？两种状态各有什么特点？2、什么是分级的存储体系结构？它主要解决了什么问题？3、什么是存储保护？有哪些方法实现存储保护？查阅资料了解Intel x86处理器关于存储管理的材料，看看它是怎么支持操作系统实现内存管理以及存储保护的。

4、什么是中断？中断的一般处理过程怎样的？请简述操作系统是如何利用中断机制的？5、时钟对操作系统有什么重要作用？第3章作业1、假设有三个作业，它们的进入时间及估计运行时间如下：作业号进入时刻估计运行时间1 10：00 60分钟2 10：10 60分钟3 10：25 15分钟在单道批处理方式下，采用先来先服务算法和最短作业优先算法进行作业调度。

请给出它们的调度顺序，并分别计算出作业平均周转时间和带权平均周转时间。

请对计算结果进行解释。

2、有一个两道的批处理操作系统，作业调度采用最短作业优先的调度算法，进程调度采用基于优先数的抢占式调度算法，有如下的作业序列：作业进入时间估计运行时间优先数JOB1 10：00 40分钟 5JOB2 10：20 30分钟 3JOB3 10：30 50分钟 4JOB4 10：50 20分钟 6其中优先数数值越小优先级越高。

（1）列出所有作业进入内存时间及运行结束时间（2）计算作业平均周转时间和带权平均周转时间3、某系统采用不能移动已在内存储器中作业的可变分区方式管理内存储器，现有供用户使用的内存空间100K，系统配有4台磁带机，有一批作业如下：作业进入时间估计运行时间内存需要磁带机需要JOB1 10：00 25分钟15K 2台JOB2 10：20 30分钟60K 1台JOB3 10：30 10分钟50K 3台JOB4 10：35 20分钟10K 2台JOB5 10：40 15分钟30K 2台该系统采用多道程序设计技术，对磁带机采用静态分配，忽略设备工作时间和系统进行调度所共花的时间，请分别写出采用“先来先服务调度算法”和“最短作业优先算法”选中作业执行的次序以及作业平均周转时间。

- 1 -第三章上机习题用你所熟悉的的计算机语言编制利用QR 分解求解线性方程组和线性最小二乘问题的通用子程序，并用你编制的子程序完成下面的计算任务：（1）求解第一章上机习题中的三个线性方程组，并将所得的计算结果与前面的结果相比较，说明各方法的优劣； （2）求一个二次多项式+bt+cy=at 2，使得在残向量的2范数下最小的意义下拟合表3.2中的数据；（3）在房产估价的线性模型111122110x a x a x a x y ++++=中，1121,,,a a a 分别表示税、浴室数目、占地面积、车库数目、房屋数目、居室数目、房龄、建筑类型、户型及壁炉数目，y 代表房屋价格。

现根据表3.3和表3.4给出的28组数据，求出模型中参数的最小二乘结果。

（表3.3和表3.4见课本P99-100）解 分析：（1）计算一个Householder 变换H ： 由于TTvv I wwI H β-=-=2，则计算一个Householder 变换H 等价于计算相应的v 、β。

其中)/(2,||||12v v e x x v T=-=β。

在实际计算中，为避免出现两个相近的数出现的情形，当01>x 时，令212221||||)(-x x x x v n +++=；为便于储存，将v 规格化为1/v v v =，相应的，β变为)/(221v v v T=β为防止溢出现象，用∞||||/x x 代替 （2）QR 分解：利用Householder 变换逐步将n m A n m ≥⨯,转化为上三角矩阵A H HH n n 11-=Λ，则有⎥⎦⎤⎢⎣⎡=0R Q A ，其中n H H H Q 21=，:),:1(n R Λ=。

在实际计算中，从n j :1=，若m j <，依次计算)),:((j m j A x =对应的)1()1()~(+-⨯+-k m k m j H即对应的j v ，j β，将)1:2(+-j m v j 储存到),:1(j m j A +，j β储存到)(j d ，迭代结束后再次计算Q ，有⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=-~001j j j H I H，n H H H Q 21=（m n =时1-21n H H H Q =）（3）求解线性方程组b Ax =或最小二乘问题的步骤为 i 计算A 的QR 分解；ii 计算b Q c T 11=，其中):1(:,1n Q Q = iii 利用回代法求解上三角方程组1c Rx =（4）对第一章第一个线性方程组，由于R 的结果最后一行为零，故使用前代法时不计最后一行，而用运行结果计算84x 。

第三章（一）1、写出能完成下列数据传送的指令1）R1中的内容传送到R02）内部RAM 20H单元的内容传送到内部RAM 30H单元中3）外部RAM 30H单元中的内容传送到内部RAM 30H单元中4）外部RAM 2000H单元的内容传送到外部RAM 20H单元中5）ROM 2000H单元中的内容传送到内部RAM 20H单元中6）ROM 2000H单元中的内容传送到外部RAM 3000H单元中2、试编出把外部RAM的2050H单元中的内容与2060H单元中的内容相互交换的程序。

3、已知A=7AH，Cy=1，试指出8031执行下列程序的最终结果。

1）MOV A, #0FHCPL AMOV 30H, #00HORL 30H, #0ABHRL A2）MOV A, #0BBHCPL ARR AMOV 40H, #0AAHORL A, 40H3）ANL A, #00HMOV 30H, AXRL A, 30HRLC ASWAP A4）ORL A, #0FHSWAP ARRC AXRL A, #0FHANL A, #0F0H11）MOV A,R1MOV R0, A2）MOV 30H, 20H3）MOV R0,#30HMOVX A, @R0MOV @R0, A （或MOV 30H, A）4）MOV DPTR,# 2000HMOVX A, @DPTRMOV R0，#20HMOVX @R0, A5）MOV A, #00HMOV DPTR, #2000HMOVC A, @A+DPTRMOV 20H,A6）MOV A, #00HMOV DPTR, #2000HMOVC A, @A+DPTRMOV DPTR, #3000HMOVX @DPTR, A2、MOV DPTR, #2050HMOVX A, @DPTRMOV R1, AMOV DPTR, #2060HMOVX A, @DPTRMOV DPTR, #2050HMOVX @DPTR, AMOV A, R1MOV DPTR, #2060HMOVX @DPTR, A3、1）A=0FHA=0F0H(30H)=00H(30H)=0ABHA=0E1H2）A=0BBH=10111011BA=01000100B=44HA=00100010B=22H(40H)=0AAHA=0AAH3）A=00H(30H)=00HA=00HA=01HA=0FEH4）A= 7FHA=0F7HA=0FBHA=0F4HA=0F0H第三章作业（二）1、试编写能完成如下操作的程序：1）使20H单元中的数高两位变“0”，其余位不变2）使20H单元中的数高两位变“1”，其余位不变3）使20H单元中的数高两位变反，其余位不变4）使20H单元中的数所有位变反，其余位不变2、已知SP=70H，PC=2345H。

第3章作业参考答案1、高级调度的任务是：将外存上处于后备队列的作业调入内存，并为他们创建必要的进程与分配资源。

然后将进程插入就绪队列中。

高级调度主要涉及两个问题：（1）每次调度多少个作业进入内存，（2）怎样选择作业（怎样调度）。

低级调度的任务是：指决定就绪队列中哪些进程应获得处理机。

这是OS的核心调度，所有操作系统都必须有这种调度。

通常采用两方式—非强占方式与强占方式。

在一个OS中如何选择方式与调度算法，在很大程度上取决于OS的目标。

但总体而言可分为两类—面向用户与面向系统的原则面向用户的原则：主要考虑用户的需求，如周转时间、响应时间、截止时间、优先权原则。

面向系统的原则：主要考虑系统的需求，如系统的吞吐量、处理机利用率、各类资源的平均利用率等注（周转时间：周转时间是衡量批处理系统的调度算法的重要指标。

周转时间：指作业从提交开始到完成所需要的时间。

包括：作业在外存后备队列上等待调度的时间、进程在就绪队列上等待进程调度的时间、进程在CPU上的执行时间、进程等待I/O操作完成的时间。

•注意：我们所讲的周转时间是指系统的平均周转时间，而不是单个作业的周转时间。

•平均周转时间：T=（T1+T2+…Tn）/n。

•带权平均周转时间：•响应时间：响应时间是衡量分时系统的重要指标。

响应时间—从用户通过键盘提交一个请求开始，到屏幕上显示结果为止的这段时间。

包括：从键盘输入的请求信息到CPU的时间，CPU对请求的处理时间、以及信息回送到显示器的时间。

•截止时间：是评价实时系统的重要指标。

截止时间：是指某任务必须开始执行的最迟时间必须完成的最迟时间。

•优先权原则：在所有的OS中，都应有一定的优先权原则，--强占式调度。

系统的吞吐量：是衡量批处理系统的重要指标。

系统的吞吐量—单位时间内系统完成的作业数。

处理机利用率：这对大中型多用户系统很重要，因此CPU价格昂贵（特别是大型计算机），因此这也是衡量大型机与系统的重要指标。

微型计算机原理第三章 80X86微处理器1．简述8086／8088CPU中BIU和EU的作用，并说明其并行工作过程。

答： (1) BIU的作用:计算20位的物理地址，并负责完成CPU与存储器或I/O端口之间的数据传送。

(2) EU的作用：执行指令，并为BIU提供所需的有效地址。

(3) 并行工作过程:当EU从指令队列中取出指令执行时,BIU将从内存中取出指令补充到指令队列中。

这样就实现了取指和执行指令的并行工作。

2．8086／8088CPU内部有哪些寄存器?其主要作用是什么?答:8086／8088CPU内部共有14个寄存器,可分为4类：数据寄存器4个，地址寄存器4个，段寄存器4个和控制寄存器2个。

其主要作用是：（1) 数据寄存器:一般用来存放数据，但它们各自都有自己的特定用途。

AX（Accumulator)称为累加器。

用该寄存器存放运算结果可使指令简化,提高指令的执行速度。

此外，所有的I／O指令都使用该寄存器与外设端口交换信息。

BX(Base）称为基址寄存器.用来存放操作数在内存中数据段内的偏移地址，CX(Counter)称为计数器。

在设计循环程序时使用该寄存器存放循环次数,可使程序指令简化, 有利于提高程序的运行速度。

DX（Data）称为数据寄存器。

在寄存器间接寻址的I／O 指令中存放I／O端口地址；在做双字长乘除法运算时,DX与AX一起存放一个双字长操作数,其中DX存放高16位数。

(2）地址寄存器:一般用来存放段内的偏移地址。

SP(Stack Pointer）称为堆栈指针寄存器。

在使用堆栈操作指令(PUSH或POP）对堆栈进行操作时，每执行一次进栈或出栈操作，系统会自动将SP的内容减2或加2，以使其始终指向栈顶。

BP （Base Pointer)称为基址寄存器.作为通用寄存器，它可以用来存放数据，但更经常更重要的用途是存放操作数在堆栈段内的偏移地址. SI（Source Index）称为源变址寄存器。

第三章习题（个人答案，可能有错误）1.判断题（1）现在使用大多数密码系统的安全性都是从理论上证明它是不可攻破的。

（×）（2）根据香农的理论，在加密明文之前，利用压缩技术压缩明文，将增加攻击者破译的难度。

（√）（3）从理论上讲，穷举攻击可以破解任何密码系统，包括一次一密密码系统。

（×）解析：一次一密系统具有完全保密性。

（4）设计密码系统的目标就是使其达到理论保密性。

（×）解析：不能单纯追求理论保密性，应考虑实际情况。

如一次一密系统要传送大量密钥到接收方，致使密钥管理非常脆弱而易受攻击。

（5）任何一个密码体制都可以通过迭代来提高其安全强度。

（×）解析：分组密码通过迭代可提高安全性。

（6）在问题的复杂度中，P类不大于NP类。

（√）解析：NP类包括P类，但目前没有“P类严格小于NP类”的证明。

2.选择题（1）16模20的逆元是（D）。

A．3 B. 4 C. 5 D.不存在解析：gcd(16,20)!=1，不存在逆元。

（2）下面（D）不是代数系统（R，+，）构成一个环的必要条件。

A. (a+b)+c=a+(b+c), a,b,c∈RB. a+b=b+a, a,b∈RC. (ab)c=a(bc),a,b,c∈RD. 对于R中的任何非零元a，存在逆元a-1 ∈R，使aa-1=1（3）下列整数中属于Blum数的是（A）。

A．21 B. 28 C. 35 D. 42解析：21=3*7，且3，7都模4余3，21为Blum数。

（4）雅可比符号J(384,443)=（A）A. 1B. -1C. 0D. 以上结果都不对解析：J(384,443)=J(59,443)=-J(443,59)=-J(30,59)=-J(2,59)*J(15,59)=J(15,59)=-J(59,15)=-J(13,15)=-J(15,13)=-J(2,13)=1（5）下面的描述中（B）是错误的。

A．互信息量等于先验的不确定性减去尚存的不确定性。

8086第三章作业3-11在实模式下，若段寄存器中装入如下数值，试写出每个段的起始地址和结束地址(1)1000H 10000H-1FFFFH(2)1234H 12340H-2233FH(3)E000H E0000H-EFFFFH(4)AB00H AB000H-BAFFFH3-12对于下列CS：IP组合，计算出要执行的下条指令存储器地址。

（1）CS=1000H和IP=2000H 答：下条指令存储器地址：12000H（2）CS=2400H和IP=1A00H 答：下条指令存储器地址：25A00H（3）CS=1A00H和IP=B000H 答：下条指令存储器地址：25000H（4）CS=3456H和IP=ABCDH 答：下条指令存储器地址：3F12DH3-37 指出下列指令源操作数的寻址方式（1）MOV AX,1200H;立即数寻址（2）MOV BX,[1200H];直接寻址（3）MOV BX,[SI];变址寻址（4）MOV BX,[BX+SI+1200];相对基变址寻址（5）MOV [BX+SI],AL;寄存器寻址（6）ADD AX,[BX+DI+20H];相对基变址寻址（7）MUL BL ；寄存器寻址（8）JMP BX ；间接寻址（9）IN AL，DX ；寄存器间接寻址（10）INC WORD PTR[BP+50H] ；相对基址寻址小结：虽然对存储器的访问指令、输入/输出指令（IN指令和OUT指令）、跳转指令（JMP指令）都有直接寻址和间接寻址，但是形式是有很大差别的：1．直接寻址：（1）对于存储器的访问用方括号括起来的二进制数，如：MOV BX，[1200H]（2）对于输入/输出指令（IN指令和OUT指令）用二进制数如：IN AX，8FH 又如： OUT 78H，AL（3）对于跳转指令（JMP指令）是以目标标号为直接地址的如： JMP ADDR12．间接寻址：（1）对于存储器的访问有分为基址寻址、变址寻址、基址加变址寻址以及带位移量的所谓相对基址寻址、相对变址寻址、相对基址加变址寻址如：MOV AX，[BP]（2）对于输入/输出指令用DX做间接寻址寄存器如：IN AX，DX 又如： OUT DX，AL（3）跳转指令直接写明寄存器即可 (段内)如： JMP BX段间需组合：如： JMP DWORD PTR [BX+ADDR1]3-38指出8086/8088下列指令中存储器操作数地址的计数表达式。

计算机组成与汇编语言第3章作业计算机组成与汇编语言第3章作业II 3.2存储器由哪些基本部分组成？每部分作用是什么？［答案］存储器由存储体、地址寄存器 MAR、数据寄存器MDR、地址译码驱动电路、读/写控制逻辑、读/写驱动器等六个部分组成。

CPU将n位地址码通过地址总线送入存储器中的地址寄存器MAR，地址译码驱动电路包含译码器和驱动器两部分。

译码器将地址总线输入的地址码转换成与其对应的译码输出线上的高电平或低电平信号，以表示选中了某一单元，并由驱动器提供驱动电流去驱动相应的读/写电路，实现对2n个片内存储单元的选址。

被译码选中的存储单元，在读/写控制逻辑的作用下，其读/写信息经读/写驱动器驱动放大存于存储器中的数据寄存器 MDR或从 MDR写入选中的存储单元，可见MDR是为了协调CPU与存储器之间在速度上的差异设置的，用于暂时存放存储器读写的数据。

■ 3.3存储器的主要技术指标有哪些？是什么含义？［答案］一个存储器的性能通常从容量、速度、价格和可靠性四方面来衡量。

（1）存储容量：存储容量是指一个存储器所能够容纳的二进制信息量，它反映了存储空间的大小。

存储容量通常用字节（B）数来表示，也有用存储器的存储字位数与地址寄存器的编址数的乘积表示。

（2）存储速度：通常用存取时间和存取周期来衡量存储器的存储速度。

存取时间也称为访问时间或读/写时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。

存取时间越短，存取速度越快。

存取周期是启动两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔，它包括了 CPU读/写数据总线的时间。

通常存取时间略小于存取周期。

（3）存储器的可靠性：指在规定的时间内存储器无故障读 /写的概率。

通常用平均无故障时间 MTBF来衡量，MTBF可以为两次故障之间的平均时间间隔，间隔越长说明存储器的性能越好。

（4）存储器的性能/价格比：是衡量存储器经济性能的一个综合性指标。

性能主要是指存储容量、存储速度和可靠性。