操作系统第3章习题带答案说课讲解

第3章处理机调度“练习与思考”解答1．基本概念和术语调度、作业调度、进程调度、吞吐量、周转时间、带权周转时间、中断调度就是选出待分派的作业或进程。

作业调度就是根据一定的算法，从输入的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程（如输入、输出进程），最后把它们的程序和数据调入内存，等待进程调度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作。

进程调度就是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。

吞吐量：单位时间内CPU完成作业的数量。

周转时间：从作业提交到作业完成的时间间隔。

带权周转时间：定义为作业的周转时间除以其实际运行时间。

中断是指CPU对系统发生的某个事件做出的一种反应，它使CPU暂停正在执行的程序，保留现场后自动执行相应的处理程序，处理该事件后，如被中断进程的优先级最高，则返回断点继续执行被“打断”的程序。

2．基本原理和技术（1）处理机调度的主要目的是什么？处理机调度的主要目的就是为了分配处理机。

（2）高级调度与低级调度的主要功能是什么？为什么要引入中级调度？高级调度的主要功能是根据一定的算法，从输入的一批作业中选出若干个作业，分配必要的资源，如内存、外设等，为它建立相应的用户作业进程和为其服务的系统进程（如输入、输出进程），最后把它们的程序和数据调入内存，等待进程调度程序对其执行调度，并在作业完成后作善后处理工作。

低级调度的主要功能是根据一定的算法将CPU分派给就绪队列中的一个进程。

为了使内存中同时存放的进程数目不至于太多，有时就需要把某些进程从内存中移到外存上，以减少多道程序的数目，为此设立了中级调度。

（3）作业在其存在过程中分为哪四种状态？作业在其存在过程中分为提交、后备、执行和完成四种状态。

（4）在操作系统中，引起进程调度的主要因素有哪些？在操作系统中，引起进程调度的主要因素有：正在运行的进程完成任务，或等待资源，或运行到时；核心处理完中断或陷入事件后，发现系统中“重新调度”标志被置上。

第三章处理机调度与死锁1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。

（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。

（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。

为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。

当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。

3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。

系统根据该说明书对程序的运行进行控制。

批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。

作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。

作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。

4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。

JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。

操作系统第3章习题带答案第三章⼀、问答题1、⽤户级线程与内核级线程的区别是什么？2、PCB中包含哪些信息？进程状态属于哪类信息？3、什么是操作系统的内核？4、简述时间⽚轮转调度算法的基本思想。

5、某系统采⽤时间⽚轮转调度算法的处理机调度算法，某个时刻根据⽤户要求创建了⼀个进程P，进程P在其存在过程中依次经历了：进程调度选中了进程P 占⽤处理机运⾏，进程P运⾏中提出资源申请，要求增加内存使⽤量，没有得到；进程等待⼀段时间后得到内存；进程调度再次选中了进程P占⽤处理机运⾏；进程P的时间⽚到；⼀段时间后，进程P再次占⽤处理机；有紧急进程Q进⼊，系统停⽌进程P的运⾏，将处理机分配进程Q；进程Q运⾏完，进程调度再次选中了进程P占⽤处理机运⾏；进程P运⾏完。

请分析进程P在其整个⽣命过程中的状态变化。

进程调度选中了进程P占⽤处理机运⾏（就绪→运⾏），进程P运⾏中提出资源申请，要求增加内存使⽤量，没有得到（运⾏→阻塞）；进程等待⼀段时间后得到内存（阻塞→就绪）；进程调度再次选中了进程P占⽤处理机运⾏（就绪→运⾏）；进程P的时间⽚到（运⾏→就绪）；⼀段时间后，进程P再次占⽤处理机（就绪→运⾏）；有紧急进程Q进⼊，系统停⽌进程P的运⾏，将处理机分配进程Q（运⾏→就绪）；进程Q运⾏完，进程调度再次选中了进程P占⽤处理机运⾏（就绪→运⾏）；进程P运⾏完。

请分析进程P在其整个⽣命过程中的状态变化。

6、试⽐较进程与程序的异同。

7、引起创建进程的事件通常有哪些？简述进程的创建过程。

8、简述进程的阻塞过程。

911、简述操作系统的三级调度。

12、为什么要了解进程间的家族关系？因为⽗进程和⼦进程之间是⾪属关系，⼦进程可以继承使⽤⽗进程的资源；如果⽗进程被撤销，还应撤销其所有的⼦孙进程。

13、什么是进程？。

14、试⽐较进程和线程的区别。

15、简述进程的基本状态，画出其状态转换图。

⼆、计算题1、若程序Pa，Pb和Pc单独执⾏时间分别Ta，Tb和Tc，Ta=1⼩时，Tb=1.5⼩时，Tc=2⼩时，其中处理机⼯作时间分别为Ta=10分钟，Tb=15分钟，Tc=35分钟。

操作系统第三章的作业书本110页7．设单处理器系统中有 5个进程P1、P2、P3、P4、P5并发执行，其运行时间分别为10、1、2、1、5，优先权分别为3、1、3、4、2，这些进程几乎同时到达，在就绪队列中的次序依次为P1、P2、P3、P4、P5，试计算采用时间片轮转（时间片为2），短进程优先、非抢占式优先权算法进行调度时的平均周转时间和平均等待时间。

解：（1）时间片轮转调度算法，时间片大小为2min采用时间片轮转调度算法进行调度时的平均周转时间为9.6 min，平均带权周转时间为 3.28 min，平均等待时间为 5.8 min。

（2）短进程优先调度算法采用短进程优先调度算法进行调度时的的平均周转时间为 7 min，平均带权周转时间为 1.74 min，平均等待时间为 3.2 min。

（3.1）非抢占式优先权算法（假设值越大，优先级越高）采用非抢占式优先权算法（假设值越大，优先级越高）进行调度时的的平均周转时间为 12.4 min，平均带权周转时间为 6.24 min，平均等待时间为 8.6 min。

（3.2）非抢占式优先权算法（假设值越小，优先级越高）采用非抢占式优先权算法（假设值越小，优先级越高）进行调度时的的平均周转时间为 12 min，平均带权周转时间为 6.36 min，平均等待时间为 8.2 min。

8．有4个作业J1、J2、J3、J4，它们达到的时间分别为9:00、9:40、9:50、10:10，所需的CPU时间分别为70min、30min、10min、5min，分别采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法进行调度，试问它们的调度顺序、作业的周转时间和平均周转时间各是多少？解：（1）先来先服务调度算法（2）短作业优先调度算法9．一个能容纳两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先调度算法，进程调度采用抢占式优先权算法。

表3-11列出了先后到达的几个作业的相关时间和优先级（值越小，优先级越高），试计算：①各作业进入内存的时间和完成时间；②平均周转时间。

操作系统答案目录习题一1习题二3习题三7习题四16习题五23习题六27习题一一．思考题3. 什么是操作系统？计算机系统中配置操作系统的主要目标是什么？答(p1>：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，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

b5E2RGbCAP配置操作系统的主要目标可归结为：(1> 方便用户使用(2> 扩大机器功能(3> 管理系统资源(4> 提高系统效率(5> 构筑开放环境。

p1EanqFDPw5. 操作系统要为用户提供哪些基本和共性的服务？答(p25>：操作系统提供给程序和用户的共性服务大致有：(1> 创建程序(2> 执行程序(3> 数据I/O(4> 信息存取(5> 通信服务(6> 错误检测和处理DXDiTa9E3d9．试叙述系统调用的实现原理。

答<p28）系统调用的实现有以下几点：⑴编写系统调用处理程序⑵设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的处理程序，有的系统还包含系统调用自带参数的个数⑶陷入处理机制，需开辟现场保护，以保存发生系统调用时的处理器现场。

RTCrpUDGiT10.试叙述系统调用与过程调用的主要区别。

答<p29）⑴调用形式不同⑵被调用代码的位置不同⑶提供方式不同⑷调用的实现不同二．应用题2. 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。

程序A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。

程序B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。

试说明(1>两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？(2>程序A、B有无等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。

第三章死锁作业答案1，3，9，11，13，14, 161.什么是死锁？试举出一个生活中发生死锁的例子。

参考答案：所谓死锁，是指在一个进程集合中的每个进程都在等待仅由该集合中的另一个进程才能引发的事件而无限期地僵持下去的局面。

（也可以是：多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用这些进程都将永远不能再向前推进。

）举例：1）书中例子“两辆汽车过窄桥发生冲突”2）公共汽车到站，车上的人要下车，车下的人要上车，挤在车门口。

结果是车上的人下不来，车下的人上不去。

3. 发生死锁的四个必要条件是什么？参考答案：发生死锁的四个必要条件是：互斥条件、占有且等待条件、不可抢占条件和循环等待条件。

9. 设想有一条带闸门的运河，其上有两座吊桥，它们在一条公路上，运河和公路的交通都是单方向的。

河上的交通工具是轮船。

当轮船距A桥100m时就鸣笛警告，若桥上无车辆，吊桥就吊起，直至轮船尾部过桥为止。

对吊桥B也做同样处理。

设轮船的长度为200m。

车辆和轮船任意前进时，是否会发生死锁？若会，说明理由。

怎样发现？并请提出一种防止死锁的办法。

参考答案：会产生死锁。

当轮船距A桥100m时鸣笛警告，此时若桥上无车辆，吊桥就吊起，但是B桥上有车辆，而且由于A桥吊起，车辆无法前进，B桥上的车辆无法下桥。

于是，轮船和车辆都不能前进，造成死锁现象。

一种防止死锁的办法是：当轮船距A桥100m时就鸣笛警告，车辆不能再上B桥。

当B桥上无车辆时，就吊起B 桥；然后，当A桥上无车辆，则吊起A桥。

轮船通过A桥和B桥后，两个吊桥放下，车辆可以通行。

（该方法相当于资源有序分配，也可以采用资源预分配策略，即同时吊起A、B两桥的方法，资源利用率相对较低。

）11. 死锁和“饥饿”之间的主要差别是什么？参考答案：①处于死锁状态的进程都占有一定的资源，而处于饥饿状态的进程永远都得不到所申请的资源②死锁是一种僵局，在无外力干预下，处于死锁状态的全部进程都不能前进，即它们都处于阻塞态，可能造成整个系统瘫痪；而出现饥饿时系统照常运行，只是某个或某几个进程永远也不能得到所需的全部服务③造成死锁的根本原因是资源有限且使用不当；而造成饥饿的原因是资源分配策略或调度策略不合适，如果采用先来先服务的资源分配策略就可以避免饥饿。

第三章处置机调度与死锁1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为何要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分派必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。

（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将取得处置机，然后由分派程序执行把处置机分派给该进程的操作。

（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。

为此，应使那些暂时不能运行的进程再也不占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。

当这些进程重又具有运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具有运行条件的就绪进程从头调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。

3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包括通常的程序和数据，还配有作业说明书。

系统按照该说明书对程序的运行进行控制。

批处置系统中是以作业为大体单位从外存调入内存。

作业步是指每一个作业运行期间都必需通过若干个相对独立彼此关联的顺序加工的步骤。

作业流是指若干个作业进入系统后依次寄存在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处置，于是形成了处置作业流。

4、在什么情冴下需要利用作业控制块JCB？其中包括了哪些内容？【解】每看成业进入系统时，系统便为每一个作业成立一个作业控制块JCB，按照作业类型将它插入到相应的后备队列中。

JCB 包括的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU忙碌型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处置时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源利用情况等5．在作业调度中应如何肯定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。

操作系统答案目录习题一1习题二3习题三7习题四16习题五23习题六27习题一一．思考题3. 什么是操作系统？计算机系统中配置操作系统的主要目标是什么？答(p1>：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，合理组织计算机工作流程和为用户有效使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。

b5E2RGbCAP配置操作系统的主要目标可归结为：(1> 方便用户使用(2> 扩大机器功能(3> 管理系统资源(4> 提高系统效率(5> 构筑开放环境。

p1EanqFDPw5. 操作系统要为用户提供哪些基本和共性的服务？答(p25>：操作系统提供给程序和用户的共性服务大致有：(1> 创建程序(2> 执行程序(3> 数据I/O(4> 信息存取(5> 通信服务(6> 错误检测和处理DXDiTa9E3d9．试叙述系统调用的实现原理。

答<p28）系统调用的实现有以下几点：⑴编写系统调用处理程序⑵设计一张系统调用入口地址表，每个入口地址都指向一个系统调用的处理程序，有的系统还包含系统调用自带参数的个数⑶陷入处理机制，需开辟现场保护，以保存发生系统调用时的处理器现场。

RTCrpUDGiT10.试叙述系统调用与过程调用的主要区别。

答<p29）⑴调用形式不同⑵被调用代码的位置不同⑶提供方式不同⑷调用的实现不同二．应用题2. 一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。

程序A的运行轨迹为：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms，结束。

程序B的运行轨迹为：计算50ms、输入80ms、再计算100ms，结束。

试说明(1>两道程序运行时，CPU有无空闲等待？若有，在哪段时间内等待？为什么会等待？(2>程序A、B有无等待CPU的情况？若有，指出发生等待的时刻。

一、用适当内容填空1．计算机系统是由【硬件】系统和【软件】系统两部分组成。

2．操作系统是计算机的一种系统软件，它有效地管理和控制计算机的【软件】和【硬件资源】资源，合理组织计算机的工作流程，以使整个计算机系统高效地运行。

3．操作系统基本功能包括【进程管理】【作业管理】【存储管理】【文件管理】和【设备】管理。

4．按内存中同时运行程序的数目，可以将批处理系统分为【单道批处理系统】和【多道批处理系统】两大类。

5．并发性和【共享性】是操作系统的两个基本特征，两者互为依存条件。

6．操作系统的异步性是指【进程以不可预知的速度向前推进】、【程序完成时间不可预知】。

7．多道程序设计技术能充分发挥【 CPU 】与【输入输出设备】并行工作的能力。

8．实时操作系统的主要特征是【实时性】和【高可靠性】。

9．批处理系统主要解决的是【系统吞吐量】问题，分时系统主要解决的是【人机交互】问题。

10．在【批处理】系统中，用户不能随时干预自己程序的运行。

11．在主机控制下实现输入输出操作称为【联机】操作。

12．实现多道程序系统的计算机硬件基础是【通道】和【中断机制】的引入。

13．在操作系统中，【进程】是资源分配最小单位。

14．保存进程状态、控制进程转换，是进程存在的惟一标志是【进程控制块】。

15．进程的基本特征有【动态性】、【并发性】、独立性、异步性和结构性。

16．进程和程序的根本区别是：进程是【动态的】，程序是【静态的】。

17．进程的三个基本状态是【就绪态】、【运行态】和【等待态】。

18．为使操作系统更加安全可靠地工作，计算机系统中的程序有两种不同的运行状态：【系统态或管态】和【用户态或目态】，在【用户】态运行的程序不能执行特权指令。

19．存储管理的功能是【存储分配】、【存储保护】、【存储共享】、【存储扩充】和【地址映射】。

20．虚拟存储管理的实现基于【程序局部性】原理。

21．在一般操作系统中，设备管理的主要功能包括【缓冲管理】、【设备分配】、【设备处理】和【虚拟设备】。

第三章一、问答题1、用户级线程与内核级线程的区别是什么？2、PCB 中包含哪些信息？进程状态属于哪类信息？3、什么是操作系统的内核？4、简述时间片轮转调度算法的基本思想。

5、某系统采用时间片轮转调度算法的处理机调度算法，某个时刻根据用户要求创建了一个进程P，进程P 在其存在过程中依次经历了：进程调度选中了进程P 占用处理机运行，进程P 运行中提出资源申请，要求增加内存使用量，没有得到；进程等待一段时间后得到内存；进程调度再次选中了进程P 占用处理机运行；进程P 的时间片到；一段时间后，进程P 再次占用处理机；有紧急进程Q 进入，系统停止进程P 的运行，将处理机分配进程Q；进程Q 运行完，进程调度再次选中了进程P 占用处理机运行；进程P 运行完。

请分析进程P 在其整个生命过程中的状态变化。

进程调度选中了进程P 占用处理机运行（就绪→运行），进程P 运行中提出资源申请，要求增加内存使用量，没有得到（运行→阻塞）；进程等待一段时间后得到内存（阻塞→就绪）；进程调度再次选中了进程P 占用处理机运行（就绪→运行）；进程P 的时间片到（运行→就绪）；一段时间后，进程P 再次占用处理机（就绪→运行）；有紧急进程Q 进入，系统停止进程P 的运行，将处理机分配进程Q（运行→就绪）；进程Q 运行完，进程调度再次选中了进程P 占用处理机运行（就绪→运行）；进程P 运行完。

请分析进程P 在其整个生命过程中的状态变化。

6、试比较进程与程序的异同。

7、引起创建进程的事件通常有哪些？简述进程的创建过程。

8、简述进程的阻塞过程。

910、进程控制块的作用是什么？它主要包括哪几部分内容？11、简述操作系统的三级调度。

12、为什么要了解进程间的家族关系？因为父进程和子进程之间是隶属关系，子进程可以继承使用父进程的资源；如果父进程被撤销，还应撤销其所有的子孙进程。

13、什么是进程？。

14、试比较进程和线程的区别。

15、简述进程的基本状态，画出其状态转换图。