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操作系统 课后答案(1)

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《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案 1 CH1 应用题参考答案

1 有一台计算机，具有1MB内存，操作系统占用200KB，每个用户进程各占200KB。如果用户进程等待I/O的时间为80%，若增加1MB内存，则CPU的利用率提高多少？

答：设每个进程等待I/O的百分比为P，则n个进程同时等待I/O的概率是Pn ，当n个进程同时等待I/O期间CPU是空闲的，故CPU的利用率为1-Pn 。由题意可知，除去操作系统，内存还能容纳4个用户进程，由于每个用户进程等待I/O的时间为80%，故：

CPU利用率=1-(80%)4 =0.59 若再增加1MB内存，系统中可同时运行9个用户进程，此时： CPU利用率=1-(80%)9 =0.87 故增加1MB内存使CPU的利用率提高了47%： 87%÷59%=147% 147%-100%=47%

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。

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)。 (2) 程序A无等待现象，但程序B有等待。程序B有等待时间段为180ms至200ms间(见图中有色部分)。

处理器 输入机 打印机 程序A 程序B

A计算 B计算 计算 计算 时间(ms) 0 50 100 150 180 200 250 300 打印 计算 打印 输入 计算 A打印 A打印 B输入 A计算 B计算 《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案

2 3 设有三道程序，按A、B、C优先次序运行，其内部计算和I/O操作时间由图给出。 A B C C11＝30ms C21=60ms C31=20ms ∣ ∣ ∣ I12＝40ms I22=30ms I32=40ms ∣ ∣ ∣ C13＝10ms C23=10ms C33=20ms 试画出按多道运行的时间关系图（忽略调度执行时间）。完成三道程序共花多少时间？比单道运行节省了多少时间？若处理器调度程序每次进行程序转换化时1ms，试画出各程序状态转换的时间关系图。 答： 1） 忽略调度执行时间，多道运行方式（抢占式）： 时间 0 3 7 8 10 12 13 14 17 19 单位10 ms

I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13 C21 C31 C23 C33

抢占式共用去190ms，单道完成需要260ms， 节省70ms。 忽略调度执行时间，多道运行方式（非抢占式）：

时间 0 3 7 9 10 12 13 14 16 18 单位10 ms

I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13 C31 C23 C33

非抢占式共用去180ms，单道完成需要260ms， 节省80ms。 2） 调度执行时间1ms，多道运行方式（抢占式）： 时间 0 303132 71727374 8485 105107 127 136137 147 177178 198 单位1ms

I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13 C21 C31 C23 C33 OS

调度执行时间1ms，多道运行方式（非抢占式）：

时间 0 303132 7172 939495 105106 124125127129 139 168169 189 单位1ms

I/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C21 C13 C31 C31 C23 C33 OS

4 在单CPU和两台I/O(I1,I2)设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。它们的执行轨迹如下： 《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案 3 Job1：I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms)、I2(20ms) Job2：I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms) Job3：CPU(30ms)、I1(20ms)、CPU(10ms)、I1(10ms) 如果CPU、I1和I2都能并行工作，优先级从高到低为Job1、Job2和Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU，但不抢占I1和I2。试求：(1)每个作业从投入到完成分别所需的时间。(2) 从投入到完成CPU的利用率。(3)I/O设备利用率。

答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：

(1) Job1从投入到运行完成需110ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运行完成需110ms。 (2) CPU空闲时间段为：60ms至70ms，80ms至90ms，100ms至110ms。所以CPU利用率为(110-30)/110=72.7%。 (3) 设备I1空闲时间段为：20ms至40ms，90ms至100ms，故I1的利用率为(110-30)/110=72.7%。设备I2空闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(110-20)/110=81.8%。

5 在单CPU和两台I/O(I1,I2)设备的多道程序设计环境下，同时投入三个作业运行。它们的执行轨迹如下： Job1：I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms)、CPU(10ms) Job2：I1(20ms)、CPU(20ms)、I2(40ms) Job3：CPU(30ms)、I1(20ms) 如果CPU、I1和I2都能并行工作，优先级从高到低为Job1、Job2和Job3，优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU。试求：(1)每个作业从投入到完成分别所需的时间。(2) 每个作业投入到完成CPU的利用率。(3)I/O设备利用率。

答：画出三个作业并行工作图如下(图中着色部分为作业等待时间)：

CPU I1 I2 Job1 Job2 Job3 时间(ms) CPU CPU 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 CPU I1 I1 I1 CPU CPU I2 I2 CPU I1 CPU I2 Job1 Job2 Job3 Job2 Job1 Job2 Job3 Job1 Job3 Job2 Job1 Job1 Job3 Job3 《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案

4 (1) Job1从投入到运行完成需80ms，Job2从投入到运行完成需90ms，Job3从投入到运行完成需90ms。 (2) CPU空闲时间段为：60ms至70ms，80ms至90ms。所以CPU利用率为(90-20)/90=77.78%。 (3) 设备I1空闲时间段为：20ms至40ms，故I1的利用率为(90-20)/90=77.78%。设备I2空闲时间段为：30ms至50ms，故I2的利用率为(90-20)/90=77.78%。

6 若内存中有3道程序A、B、C，它们按A、B、C优先次序运行。各程序的计算轨迹为： A：计算(20)、I/O(30)、计算(10) B：计算(40)、I/O(20)、计算(10) C：计算(10)、I/O(30)、计算(20) 如果三道程序都使用相同设备进行I/O(即程序用串行方式使用设备，调度开销忽略不计)。试分别画出单道和多道运行的时间关系图。两种情况下，CPU的平均利用率各为多少?

答：分别画出单道和多道运行的时间图

(1) 单道运行时间关系图

单道总运行时间为190ms。CPU利用率为(190-80)/190=57.9% (1) 单道运行时间关系图

CPU I1 I2 Job1 Job2 Job3 时间(ms) CPU CPU 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 I1 I1 CPU CPU I2 I2 CPU I1 CPU Job1 Job2 Job3 Job2 Job1 Job2 Job3 Job1 Job2 Job1 Job3

0 20 40 50 60 80 100 120 140 160 180 190 I/O CPU 时间 (ms)

A A A B B B C C C 《操作系统教程》（第三版）CH1应用题参考答案 5 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：

(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%

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

I/O CPU 时间 (ms)

A A A B C 0 20 40 50 60 80 100 120 140 B B C C B

CPU I01 I02 A B C 时间(ms) cpu 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 I01 cpu cpu I02 I02 cpu cpu I01 cpu A B B A B C B C A C I01 cpu I01 A C A A cpu cpu I01 cpu cpu I02 I02 B C B C A

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操作系统教程课后习题答案

操作系统教程课后习题答案

操作系统教程课后习题参考答案习题一1．设计操作系统的要紧目的是什么？设计操作系统的目的是：（1）从系统治理人员的观点来看，设计操作系统是为了合理地去组织运算机工作流程，治理和分派运算机系统硬件及软件资源，使之能为多个用户所共享。

因此，操作系统是运算机资源的治理者。

（2）从用户的观点来看，设计操作系统是为了给用户利用运算机提供一个良好的界面，以利用户无需了解许多有关硬件和系统软件的细节，就能够方便灵活地利用运算机。

2．操作系统的作用可表此刻哪几个方面？(1) 方便用户利用：操作系统通过提供用户与运算机之间的友好界面来方便用户利用。

(2) 扩展机械功能：操作系统通过扩充硬件功能和提供新的效劳来扩展机械功能。

(3) 治理系统资源：操作系统有效地治理系统中的所有硬件和软件资源，使之取得充分利用。

(4) 提高系统效率：操作系统合理组织运算机的工作流程，以改良系统性能和提高系统效率。

(5)构筑开放环境：操作系统遵循国际标准来设计和构造一个开放环境。

其含义主若是指：遵循有关国际工业标准和开放系统标准，支持体系结构的可伸缩性和可扩展性；支持应用程序在不同平台上的可移植性和互操作性。

3．试表达脱机批处置和联机批处置工作进程（1）联机批处置工作进程用户上机前，需向机房的操作员提交程序、数据和一个作业说明书，后者提供了用户标识、用户想利用的编译程序和所需的系统资源等大体信息。

这些资料必需变成穿孔信息，（例如穿成卡片的形式），操作员把各用户提交的一批作业装到输入设备上（假设输入设备是读卡机，那么该批作业是一叠卡片），然后由监督程序操纵送到磁带上。

以后，监督程序自动输入第一个作业的说明记录，假设系统资源能知足其要求，那么将该作业的程序、数据调入主存，并从磁带上调入所需要的编译程序。

编译程序将用户源程序翻译成目标代码，然后由连接装配程序把编译后的目标代码及所需的子程序装配成一个可执行的程序，接着启动执行。

计算完成后输出该作业的计算结果。

操作系统原理课后习题答案

操作系统原理课后习题答案

操作系统原理课后习题答案操作系统原理课后习题答案操作系统原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它涉及到计算机操作系统的基本概念、原理和实践。

在学习过程中，我们不可避免地会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些操作系统原理课后习题的答案。

1. 什么是操作系统？答：操作系统是计算机系统中的一个重要组成部分，它是用户与计算机硬件之间的桥梁，负责管理和控制计算机系统的各种资源，提供良好的用户界面，并且实现对应用程序的支持和管理。

2. 操作系统的主要功能有哪些？答：操作系统的主要功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口等。

进程管理负责对进程的创建、调度和终止进行管理；内存管理负责对内存空间的分配和回收进行管理；文件系统管理负责对文件的存储和访问进行管理；设备管理负责对计算机硬件设备的管理和控制；用户接口负责提供给用户友好的操作界面。

3. 什么是进程和线程？答：进程是指在计算机系统中正在运行的一个程序，它是操作系统对一个正在执行的程序的抽象。

线程是进程中的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，但每个线程都有自己的执行路径和执行状态。

4. 进程间通信的方式有哪些？答：进程间通信的方式包括共享内存、消息传递、管道和信号等。

共享内存是指多个进程共享同一块内存空间，通过读写这块共享内存来实现进程间的通信；消息传递是指进程通过发送和接收消息来进行通信；管道是一种特殊的文件，可以用于进程间的单向通信；信号是一种软件中断，用于通知进程发生了某个事件。

5. 什么是死锁？如何避免死锁？答：死锁是指在多个进程之间，每个进程都在等待其他进程释放资源，从而导致所有进程都无法继续执行的情况。

为了避免死锁，可以采取以下几种方法：避免使用互斥、占有和不可剥夺的资源；按照相同的顺序申请资源，释放资源时按照相反的顺序释放；引入资源的优先级，保证每个进程都可以获得它所需要的资源；引入超时机制，当进程等待时间过长时，释放已经占有的资源。

操作系统课后部分习题及答案

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第2章操作系统的运行环境2.2 现代计算机为什么设置目态/管态这两种不同的机器状态？现在的lntel80386设置了四级不同的机器状态（把管态又分为三个特权级），你能说出自己的理解吗？答：现在的Intel 80386把执行全部指令的管态分为三个特权级，再加之只能执行非特权指令的目态，这四级不同的机器状态，按照系统处理器工作状态这四级不同的机器状态也被划分管态和目态，这也完全符合处理器的工作状态。

2.6 什么是程序状态字？主要包括什么内容？答：如何知道处理器当前处于什么工作状态，它能否执行特权指令，以及处理器何以知道它下次要执行哪条指令呢？为了解决这些问题，所有的计算机都有若干的特殊寄存器，如用一个专门的寄存器来指示一条要执行的指令称程序计数器PC，同时还有一个专门的寄存器用来指示处理器状态的，称为程序状态字PSW。

主要内容包括所谓处理器的状态通常包括条件码--反映指令执行后的结果特征；中断屏蔽码--指出是否允许中断，有些机器如PDP-11使用中断优先级；CPU的工作状态--管态还是目态，用来说明当前在CPU上执行的是操作系统还是一般用户，从而决定其是否可以使用特权指令或拥有其它的特殊权力。

2.11 CPU如何发现中断事件？发现中断事件后应做什么工作？答：处理器的控制部件中增设一个能检测中断的机构，称为中断扫描机构。

通常在每条指令执行周期内的最后时刻中扫描中断寄存器，询为是否有中断信号到来。

若无中断信号，就继续执行下一条指令。

若有中断到来，则中断硬件将该中断触发器内容按规定的编码送入程序状态字PSW的相应位（IBM-PC中是第16~31位），称为中断码。

发现中断事件后应执行相中断处理程序，先由硬件进行如下操作：1、将处理器的程序状态字PSW压入堆栈2、将指令指针IP（相当于程序代码段落的段内相对地址）和程序代码段基地址寄存器CS的内容压入堆栈，以保存被子中断程序的返回地址。

3、取来被接受的中断请求的中断向量地址（其中包含有中断处理程序的IP，CS的内容），以便转入中断处理程序。

操作系统课后复习题答案

操作系统课后复习题答案

操作系统课后复习题答案第一章一、简答题3.什么是操作系统？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，在一个时间段，它们都在同时执行，都处于执行的开始点和结束点之间；从微观上看是串行的，在某一时刻，他们在同一台计算机上交替、轮流、穿插地执行。

（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。

19.分时系统中，什么是响应时间？它与哪些因素有关？分时系统的响应时间是指用户从终端发出一个命令到系统处理完这个命令并做出回答所需要的时间。

这个时间受时间片长度、终端用户个数、命令本身功能、硬件特性、主存与辅存的交换速度等影响。

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。

/某tip某/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、应用题2、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150m之间(见图中有色部分)。