1、例 1、设有一台计算机，有两条 I/O 通道，分别接一台卡片输入机和一台打印机。卡片机把一叠卡片逐一输入到缓冲区 B1 中，加工处理后再搬到缓冲区 B2 中，并在打印机上打印结果。问： 系统要设几个进程来完成这个任务？各自的工作是什么？ 这些进程间有什么样的相互制约关系？ 用 P、V 操作写出这些进程的同步算法。分析 我们画一个草图来帮助我们理解这道题：从图中可以看出，从“卡片机”到“ 打印机”共需要3个操作，即输入、处理、输出。这3个动作就是完成任务的3个进程。下面我们看看这些进程之间有什么样的制约关系。可以看出，这3个进程之间是同步关系，合作完成从输入到输出的工作任务。对其中任何一个进程，
2、要处理好与其关联的两端设备的协调工作。以“ 输入进程”为例，它与卡片机和缓冲区B1关联，将卡片机的卡片输入到缓冲区B1，在不考虑卡片机的情况下，就要考虑缓冲区的情况，即是满还是空，是空缓冲区，输入进程就可以输入信息，如果缓冲区满，则要等待“处理进程”将B1中的信息取走，使之为空，输入进程才能继续工作。依此类推，可以找出另外2个进程的制约关系。一般来说，处理进程同步需要2个信号量，“输入进程”和“处理进程”同步，需要2个信号量，解决缓冲区B1的协调操作问题；而“ 处理进程”和“输出进程”同步，还需要2个信号量，解决缓冲区B2的协调操作问题。因此，共需要4个信号量。本题中 “处理进程”的算法有一些
3、难度，因为它需要协调两个缓冲区的工作，考虑的因素比较多，算法复杂些。答案系统可设三个进程来完成这个任务：R进程负责从卡片输入机上读入卡片信息，输入到缓冲区B1中；C进程负责从缓冲区 B1中取出信息，进行加工处理，之后将结果送到缓冲区B2 中；P进程负责从缓冲区 B2中取出信息，并在打印机上印出。R进程受C进程影响，B1放满信息后R进程要等待等 C进程将其中信息全部取走，才能继续读入信息；C进程受 R进程和 P进程的约束：B1中信息放满后C进程才可从中取出它们，且B2 被取空后，C进程才可将加工结果送入其中；P进程受C进程的约束：B2中信息放满后P进程才可从中取出它们,进行打印。信号量含义及初值
4、：B1full 缓冲区B1满，初值为0；B1empty缓冲区B1空，初值为0；B2full 缓冲区B2满，初值为0；B2empty缓冲区B2空，初值为0；卡片机 缓冲区 B1 打印机缓冲区 B2输入处理输出例二：应用题(每小题 10 分，共 20 分)1设 A：B 两个进程共用一个缓冲区 Q，A 向 Q 写入信息，B 从 Q 读出信息，算法框图如图所示。判断该同步问题的算法是否正确?若有错，请指出错误原因并予以改正。这个算法不对。(1 分)因为 A、B 两进程共用一个缓冲区 Q，如果 A 先运行，且信息数量足够多，那么缓冲区Q 中的信息就会发生后面的冲掉前面的，造成信息丢失，B 就不能从、Q
5、中读出完整的信息。(1 分)进行改正：A、B 两进程要同步使用缓冲区 Q。为此，设立两个信号量：empty 表示缓冲区 Q 为空，初值为 l； (2 分)full 表示缓冲区 Q 为满，初值为 0。 (2 分)算法框图如图所示。(每个图正确各 2 分，共 4 分)例 3、下表给出作业 l，2，3 的提交时间和运行时间。采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法，试问作业调度次序和平均周转时间各为多少？（时间单位：小时，以十进制进行计算。 ）作业号 提交时间 运行时间1230.00.41.08.04.01.0分析 解此题关键是要清楚系统中各道作业随时间的推进情况。我们用一个作业执行时间图来表示作
6、业的执行情况，帮助我们理解此题。采用先来先服务调度策略，其作业执行时间图如下：采用短作业优先调度策略，其作业执行时间图如下：另外，作业 i 的周转时间 Ti作业完成时间作业提交时间系统中 n 个作业的平均周转时间 ，其中 Ti 为作业 i 的周转时间。ni1)(解：采用先来先服务调度策略，则调度次序为 l、2、3。作业号 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0平均周转时间 T（811.612）/310.53采用短作业优先调度策略，则调度次序为 l、3
7、、2。作业号 提交时间 运行时间 开始时间 完成时间 周转时间1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6平均周转时间 T（8812.6）/39.53例3、今有三个批处理作业。第一个作业10:00 到达，需要执行2小时；第二个作业在10:10到达，需要执行1小时；第三个作业在10:25 到达，需要执行25分钟。分别采取如下两种作作业作业 3作业 2作业 10 0.4 1.0 8.0 12.0 13.0 时间作业提交时间 各作业陆续完成时间作业作业 3作业 2作业 10 0.4 1.0 8.0 9.0 13.0
8、 时间作业提交时间 各作业陆续完成时间业调度算法：调度算法 1：作业号 到达时间 开始执行时间 执行结束时间12310:0010:1010:2510:0012:0013:0012:0013:0013:25调度算法 2：作业号 到达时间 开始执行时间 执行结束时间12310:0010:1010:2511:5010:5010:2513:5011:5010;50（1）计算各调度算法下的作业平均周转时间。（2）调度算法 1 是什么作业调度算法？分析 作业的周转时间作业完成时间作业提交时间。以调度算法 1 的作业 2 为例，其周转时间=作业完成时间 13:00作业提交时间10:10，得到结果为 2 小时
9、 50 分钟，转换为小时为 2.83 小时。转换的目的是为了方便计算平均周转时间。解：（1）采用调度算法 1 时：作业 1 的周转时间为 2 小时；作业 2 的周转时间为 2.83 小时；作业 3 的周转时间为 3小时；平均周转时间为：（22.833）32.61 小时。采用调度算法 2 时：作业 1 的周转时间为 3.83 小时；作业 2 的周转时间为 1.67 小时；作业 3 的周转时间为0.42 小时；平均周转时间为：（3.83l.67 0.42）3l.97 小时。（2）调度算法 1 是按照作业到达的先后次序执行的，所以它是先来先服务调度算法。例 4、考虑一个由 8 个页面，每页有 102
10、4 个字节组成的逻辑空间，把它装入到有 32 个物理块的存储器中，问：（1）逻辑地址需要多少二进制位表示？（2）物理地址需要多少二进制位表示？解 因为页面数为 8=23，故需要 3 位二进制数表示。每页有 1024 个字节，1024=2 10，于是页内地址需要 10 位二进制数表示。32 个物理块，需要 5 位二进制数表示（32=2 5） 。（1）页的逻辑地址由页号和页内地址组成，所以需要 3+10=13 位二进制数表示。（2）页的物理地址由块号和页内地址的拼接，所以需要 5+10=15 位二进制数表示。分析 在分页存储管理中，逻辑地址结构如下图所示。它由两个部分组成：前一部分表示该地址所在页
11、面的页号 p；后一部分表示页内地址（页内位移）d。页号的地址位数决定了页的多少，假设页号有 20 位，则地址空间中最多可容纳的页面数为 220，即 1MB 个页面。页内地址位数确定了每页的大小，若页内地址为12 位，则每页大小为 212，即 2KB。同理，物理地址中块号的地址位数决定了块的多少，由于页式存储管理内存空间块的大小与页面大小相同，所以物理地址中块内地址与逻辑地址中的页内地址位数相同。例 5、若在一分页存储管理系统中，某作业的页表如下所示。已知页面大小为 1024 字节，试将逻辑地址 1011，2148，4000，5012 转化为相应的物理地址。页号 块号页号 p 页内地址 d012
12、32316解 本题中，为了描述方便，设页号为 p，页内位移为 d，则：（1）对于逻辑地址 1011，pint（1011/1024）0，d1011 mod 10241011。查页表第 0 页在第 2 块，所以物理地址为 1024210113059。（2）对于逻辑地址 2148，pint（2148/1024）2，d2148 mod 1024100。查页表第 2 页在第 1 块，所以物理地址为 10241001124。（3）对于逻辑地址 4000，pint（4000/1024）3，d4000 mod 1024928。查页表第 3 页在第 6 块，所以物理地址为 102469287072。（4）对于逻
13、辑地址 5012，pint（5012/1024）4，d5012 mod 1024916。因页号超过页表长度，该逻辑地址非法。例 6、考虑下述页面走向：1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6当内存块数量分别为 3 时，试问 FIFO、LRU、OPT 这三种置换算法的缺页次数各是多少？解 使用 FIFO 算法，缺页次数是 16；使用 LRU 算法，缺页次数是 15；使用 OPT 算法，缺页次数是 11。分析 所有内存块最初都是空的，所以第一次用到的页面都产生一次缺页。当内存块数量为 3 时：FIFO 1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3
14、，2，1，2，3，6块 1 1 1 1 4 4 4 6 6 6 3 3 3 2 2 2 6块 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 7 7 7 1 1 1块 3 3 3 3 5 5 5 1 1 1 6 6 6 3 3缺页 因此，FIFO 算法发生缺页中断的次数为 16。在 FIFO 算法中，先进入内存的页面被先换出。例如，当页 6 要调入时，内存的状态为 4、1、5，考查页 6 之前调入的页面，分别为 5、1、2、4、，可见 4 为最先进入内存的，本次应换出，然后把页 6 调入内存。LRU 1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6块 1 1 1 1 4
15、4 5 5 5 1 1 7 7 2 2 2块 2 2 2 2 2 2 6 6 6 3 3 3 3 3 3块 3 3 3 1 1 1 2 2 2 2 6 6 1 6缺页 因此，LRU 算法发生缺页中断的次数为 15。在 LRU 算法中，最近最少使用的页面被先换出。例如，当页 6 要调入时，内存的状态为 5、2、1，考查页 6 之前调入的页面，分别为 5、1、2、，可见 2 为最近一段时间内使用最少的，本次应换出，然后把页 6 调入内存。OPT 1，2，3，4，2，1，5，6，2，1，2，3，7，6，3，2，1，2，3，6块 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 6块 2 2 2 2 2 2
16、 2 7 2 2 2块 3 3 4 5 6 6 6 6 1 1缺页 因此，OPT 算法发生缺页中断的次数为 11。在OPT算法中，在最远的将来才被访问的页面被先换出。例如，当页6要调入时，内存的状态为1、2、5，考查页6后面要调入的页面，分别为2、1、2、，可见5为最近一段时间内使用最少的，本次应换出，然后把页6调入内存。例 7 假设一个磁盘有 200 个磁道，编号从 0199。当前磁头正在 143 道上服务，并且刚刚完成了 125 道的请求。如果寻道请求队列的顺序是：86, 147, 91, 177, 94, 150, 102, 175, 130问：为完成上述请求，下列算法各自磁头移动的总量
17、是多少？ FCFS SSTF 电梯法答案 FCFS 为 565；SSTF 为 162；电梯法为 125。分析 磁头在 143 道上，下一个请求为 86，采用先来先服务磁盘调度算法 FCFS，按照请求到来的次序依次响应，于是磁头从 143 道移动到 86 道上，移动磁道数为 143-86=57。再从 86 道移动到 147 道，依此类推，进行调度的情况为： 下一磁道 移动磁道数861479117794150102175130576156868356487345磁头移动总量为 565。 采用最短寻道时间优先磁盘调度算法 SSTF，当前磁头在 143 道上，选择的下一个请求距当前磁头所在位置应具有最
18、小的寻道时间。比较离 143 道最近的两个请求：130 和147，可知，从 143 道移动到 147 道花费的时间最短，仅为 4，于是磁头移动到 147 道上。依此类推，进行调度的情况为：下一磁道 移动磁道数147150130102949186175177432028835892磁头移动总量为 162。 采用电梯磁盘调度算法，要按照磁头移动的方向对请求进行扫描法，一侧的所有请求完成后，才掉头回扫。题中的条件“当前磁头正在 143 道上服务，并且刚刚完成了 125 道的请求”说明磁头移动的方向是从 125 道到 143 道。根据电梯法，磁头要继续向数大的方向扫描下去，于是先遇到 147 道的请求
19、，然后是 150 道，直到 177 道请求处理完，这时这一侧的请求全部完成了。于是磁头掉头回扫，首先碰到 130 道的请求，最后处理的是 86 道的请求。具体的调度情况为： 下一磁道 移动磁道数147150175177130102432524728949186835磁头移动总量为 125。例 8：用如下图所示的进程状态转换图能够说明有关处理机管理的大量内容。试回答：(1)图中标识的 4 种进程状态的变迁是由什么事件引起的？(2)下述进程状态变迁的因果关系能否发生？为什么？A21 B32 C41就绪一运行：CPU 空闲，就绪态进程被调度程序选中。运行一就绪：正在运行的进程用完了本次分配给它的 C
20、PU 时间片。运行一阻塞：运行态进程因某种条件未满足而放弃对 CPU 的占用，如等待读文件。阻塞一就绪：阻塞态进程所等待的事件发生了，例如读数据的操作完成。(2)下述进程状态变迁：(6 分)(A)2 一 1：可以。运行进程用完了本次分配给它的时间片，让出 CPU，然后操作系统按照某种算法从就绪队列中选出一个进程投入运行。(B)32：不可以。任何时候一个进程只能处于一种状态，它既然由运行态变为阻塞态，就不能再变为就绪态。(C)4 一 1：可以。某一阻塞态进程等待的事件出现了，而且此时就绪队列为空，该进程进入就绪队列后马上又被调度运行。例 8：考虑下面存储访问序列，该程序大小为 460 字：10
21、,11,104,170,73,309,185,245,246,434,458,364 设页面大小是 100 字，请给出该访问序列的页面走向。又设该程序的基本可用内存是200 字，如果采用最近最少使用置换算法(LRU)置换算法，缺页率是多少？（注：缺页率一缺页次数访问页面总数，要求给出计算过程）根据已知条件页面大小是 100 字，将页面访问序列简化为：0,0,1,1,0,3,1,2,2,4,4,3 (2分)又因为该程序基本可用内存是 200 字，可知内存块数为 2。 （1 分）采用最近最少使用置换算法( LRU)，总共有 7 次缺页（2 分） ，缺页率为 7/1258%(2分)，具体算法如下：（
22、过程 3 分）1364例 9：设 Linux 文件系统中的目录结构如下图所示： (1)Linux 的文件系统采用的是哪一种目录结构?有什么优点? +(2)设当前工作目录是usr，那么，访问文件 mlc 的绝对路径名和相对路径名各是什么?(3)现在想把工作目录改到 liu，应使用什么命令(写出完整命令行)?(4)如果用 ls -lusrmengqc 命令列出指定目录的内容，其中有如下所示的一项：-rw-r-2 mengqc group l98 Jun 23 2007 m2c那么，该文件 m2C 对文件主、同组用户、其他用户分别规定了什么权限(1)UNIX 的文件系统采用的是带链接的树形目录结构，即非循环图目录结构。其优点是易于实现文件共享。 (2 分)(2)访问文件 mlC 的绝对路径名是：usrmengqcsublmlC(2 分)访问文件 mlC 的相对路径名是：mengqcsublmlC(2 分)(3)cdusrliu 或者 cd liu(2 分)(4)文件主权限是可读、可写，但不可执行；同组用户权限是只可读；其他用户权限是无，即不能读、写或执行。 (2 分) 。
