OS计算题练习

一、进程同步

1、设有两个进程P、Q，P的优先级高于Q，同时进入就绪队列。各自运行的程序段如下所示：

进程P	进程Q
P1  Y=12	Q1  X=18
P2  Y=A+Y	Q2  A=X+A
P3  P(S1)	Q3  V(S1)
P4  A=Y+X	Q4  X=A+Y
P5  V(S2)	Q5  P(S2)
P6  X=Y+A	Q6  A=X-Y

 

其中S1、S2为信号量，初值为0；已知X、Y、A为共享变量，X的初值为83，Y的初值为35，A的初值为38；若调度程序执行的策略为抢占式优先权原则，试问：

(1) 执行序列？

(2) 变量X、Y、A的运行结果依次是？

解析：

(1) 执行序列：

P1 P2 P3 Q1 Q2 Q3 P4 P5 P6 Q4 Q5 Q6

(2) 运行结果：X=118，Y=50，A=68

 

执行序列	运行过程
P1	Y=12
P2	Y=A+Y=38+12=50
P3	P(S1),所以S1=-1<0,block
Q1	X=18
Q2	A=X+A=18+38=56
Q3	V(S1),所以S1=0≤0,wake up,P>Q
P4	A=Y+X=50+18=68
P5	V(S2),S2=1,go on
P6	X=Y+A=50+68=118
Q4	X=A+Y=68+50=118同上
Q5	P(S2),S2=0，go on
Q6	A=X-Y=118-50=68

 

2、若调度程序执行的策略为非抢占式优先权原则

(1) 执行序列

(2) 变量X、Y、A的运行结果依次是

解析：

(1) 执行序列：

P1 P2 P3 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 P4 P5 P6 Q6

(2) 运行结果：X=206  Y=50  A=156

执行序列	运行过程
P1	Y=12
P2	Y=A+Y=38+12=50
P3	P(S1),所以S1=-1<0,block
Q1	X=18
Q2	A=X+A=18+38=56
Q3	V(S1),所以S1=0≤0,wake up,go on
Q4	X=A+Y=56+50=106
Q5	P(S2),S2=-1<0，block
P4	A=Y+X=50+106=156
P5	V(S2),S2=0<=0,wake up,go on
P6	X=Y+156=50+156=206
Q6	A=X-Y=206-50=156

 

二、时间片轮转

1、设有5个进程P1、P2、P3、P4、P5，它们到达时间和要求服务时间如下表(单位为ms)，请按时间片轮转调度算法完成，时间片大小为3。

Process	P1	P2	P3	P4	P5
到达相对时刻	0	3	5	9	13
执行或服务时间	7	6	10	8	2

 

(1) 写出进程的实际调度序列：

(2) 计算平均带权周转时间(结果保留两位小数)：

解析：

(1) 进程的调度序列：

P1 P2 P1 P3 P2 P4 P1 P3 P5 P4 P3 P4 P3

(2) 平均带权周转时间：

(2.7+2+2.8+2.9+5.5)÷5 = 15.9÷5 = 3.18

 

就绪队列

P1

P2

P1

P3

P2

P4

P1

P3

P5

P4

P3

P4

P3

执行队列

P1 3

P2 6

P1 9

P3 12

P2 15

P4 18

P1 19

P3 22

P5 24

P4 27

P3 30

P4 32

P3 33

 

Process	P1	P2	P3	P4	P5
到达相对时刻	0	3	5	9	13
执行或服务时间	7	6	10	8	2
完成时间	19	15	33	32	24
周转时间	19	12	28	23	11
带权周转时间	19/7	12/6=2	28/10=2.8	23/8	11/2=5.5

 

三、银行家算法

1、假定系统中有5个进程(P0,P1,P2,P3,P4)和4种类型的资源(A,B,C,D)，全部资源的数量(Vector)为(3,12,14,14)；在T0时刻的资源分配情况如下表：

Process	Max				Allocation
	A	B	C	D	A	B	C	D
P0	0	0	4	4	0	0	3	2
P1	2	7	5	0	1	0	0	0
P2	3	5	9	8	1	3	4	4
P3	0	8	8	4	0	3	3	2
P4	0	6	6	11	0	0	1	4

 

(1) 此时系统中的可利用资源向量ABCD为？

(2) 用银行家算法判断T0时刻系统状态是否安全？如为安全状态，请写出按照P0-P4循环的安全序列。

(3) 若进程P2提出请求 Request(0,1,1,0)，系统能否将资源分配给它？

解析：

Process	Max				Allocation				Need				Available
	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D
P0	0	0	4	4	0	0	3	2	0	0	1	2	1	6	3	2
P1	2	7	5	0	1	0	0	0	1	7	5	0
P2	3	5	9	8	1	3	4	4	2	2	5	4
P3	0	8	8	4	0	3	3	2	0	5	5	2
P4	0	6	6	11	0	0	1	4	0	6	5	7

 

Need(Pi) = Max(Pi)-Allocation(Pi)

(1) 系统中可利用资源向量ABCD：

Vector(3,12,14,14)-Allocation(2,6,11,12)=Available(1,6,3,2)

(2) T0时刻系统的安全性：

Process	Allocation				Need				Work+Allocation				Finish
	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D
P0	0	0	3	2	0	0	1	2	1	6	6	4	true
P3	0	3	3	2	0	5	5	2	1	9	9	6	true
P1	1	0	0	0	1	7	5	0	2	9	9	6	true
P2	1	3	4	4	2	2	5	4	3	12	13	10	true
P4	0	0	1	4	0	6	5	7	3	12	14	14	true

 

令Work=Available(1,6,3,2)

用安全性算法对T0时刻的资源分配进行分析，存在一个安全序列：P0 P3 P1 P2 P4。所以此刻系统是安全的。

(3) 进程P2提出请求 Request(0,1,1,0)，系统按银行家算法进行检查：

① Request1(0,1,1,0)≤Need2(2,2,5,4)

② Request1(0,1,1,0)≤Work(1,6,3,2)

③ 系统假定为进程P2分配资源，并修改Allocation2、Need2、Available2的值

Process	Max				Allocation				Need				Available
	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D
P0	0	0	4	4	0	0	3	2	0	0	1	2	1	5	2	2
P1	2	7	5	0	1	0	0	0	1	7	5	0
P2	3	5	9	8	1	4	5	4	2	1	4	4
P3	0	8	8	4	0	3	3	2	0	5	5	2
P4	0	6	6	11	0	0	1	4	0	6	5	7

 

④ 再用安全性算法检查此时系统是否安全

Process	Allocation				Need				Work+Allocation				Finish
	A	B	C	D	A	B	C	D	A	B	C	D
P0	0	0	3	2	0	0	1	2	1	5	5	4	true
P3	0	3	3	2	0	5	5	2	1	8	8	6	true
P1	1	0	0	0	1	7	5	0	2	8	8	6	true
P2	1	4	5	4	2	1	4	4	3	12	13	10	true
P4	0	0	1	4	0	6	5	7	3	12	14	14	true

 

此时存在一个安全序列：P0 P3 P1 P2 P4。所以系统可以将资源分配给进程P2。

 

四、Clock 页面置换算法

1、在请求分页系统中，假设系统为进程P分配4个物理块，并将页面5,7,3预先装入主存且访问位A为1,0,0；页面访问串如下，采用Clock页面置换算法。(说明：地物理地址优先，替换指针开始指向最低地址的物理块。)

6,5,2,5,6,3,0,5,6,1,0,7,6,5,2

(1) 缺页中断次数____次。

(2) 页面置换次数____次，依次被置换的页面为___(页号之间不留空格)，最后主存中的页面P及对应的访问位A的值(用PA形式表示，如51)_____。

解析：

	6	5	2	5	6	3	0	5	6	1	0	7	6	5	2
5 1 *	5	5 1	5 1	5 1	5 1	5 1 *	0 1	0 1	0 1	0 1*	0 1*	7 1	7 1	7 1	7 1 *
7	6 1	6 1	6 1	6 1	6 1	6 1	6 *	5 1	5 1	5 1	5 1	5 *	5 *	5 1 *	5
3	3 *	3 *	2 1	2 1	2 1	2 1	2	2 *	6 1	6 1	6 1	6	6 1	6 1	6
*	*	*	**	**	**	3 1	3	3	3 *	1 1	1 1	1	1	1	2 1
缺页	√		√			√	√	√	√	√		√			√
置换	7		3			无	5	6	2	3		0			1

 

(1) 缺页中断次数：9

(2) 页面置换次数：8

依次被置换的页面：73562301

最后主存中的页面P及对应的访问位A的值：

71 50 60 21

 

五、磁盘调度算法

1、设系统已完成某进程对103#磁道的访问请求，正在为访问107#磁道的请求者服务，还有若干进程在等待服务，它们依次请求访问的磁道号队列（FIFO）为：

117,133,217,161,206,223,101,187,136,24,80,15,81,82,284,143,95,77,235,50,184

(1) 采用N-Step-SCAN（N=9）磁盘调度算法时，写出磁道访问序列

(2) 计算平均寻道长度ASL（保留两位小数）

解析：

(1) 磁道访问序列：107# -> 117 -> 133 -> 136 -> 161 -> 187 -> 206 -> 217 -> 223 -> 101-> 95 -> 82 -> 81 -> 80 -> 77 -> 24 -> 15 -> 143 -> 284 -> 235 -> 184 -> 50

(2) 平均寻道长度：827/21=39.38

 

因为N=9，即每个子队列的长度为9；SCAN算法磁头双向移动

第一个子队列的访问序列：

107# -> 117 -> 133 -> 136 -> 161 -> 187 ->

206 -> 217 -> 223 -> 101

第二个子队列的访问序列：

-> 95 -> 82 -> 81 -> 80 -> 77 -> 24 -> 15 ->

143 -> 284

第三个子队列的访问序列：

-> 235 -> 184 -> 50

 

寻道总长度：223-107+223-15+284-15+284-50=1014-187=827

 

2、设系统已完成某进程对188#磁道的访问请求，正在为访问129#磁道的请求者服务，还有若干进程在等待服务，它们依次请求访问的磁道号序列（FIFO）为：

284,33,197,23,281,188,113,12,160,179,91,

293,235,161,278,146,151,100,157,44

(1) 采用N-Step-CSCAN（N=9）磁盘调度算法时，写出磁道访问序列

(2) 计算平均寻道长度ASL（保留两位小数）

解析：

(1) 磁道访问序列：129# -> 113 -> 33 -> 23 -> 12 -> 284 -> 281 -> 197 -> 188 -> 160-> 151 -> 146 -> 100 -> 91 -> 293 -> 278 -> 235 -> 179 -> 161-> 157 -> 44

(2) 平均寻道长度：1033/20=51.65

因为N=9，即每个子队列的长度为9；CSCAN算法磁头单向移动

第一个子队列的访问序列：

129# -> 113 -> 33 -> 23 -> 12 -> 284 -> 281 -> 197 -> 188 -> 160

第二个子队列的访问序列：

-> 151 -> 146 -> 100 -> 91 -> 293 -> 278 ->

235 -> 179 -> 161

第三个子队列的访问序列：

-> 157 -> 44

 

寻道总长度：129-12+284-12+284-91+293-91+293-44=1283-250=1033