操作系统第五版费祥林课后习题答案参考.docx

第一章 操作系统概论
1、有一台计算机，具有IMB 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 个进程同时等待刀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＝l-（80%)4 =
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＝l-（1-80%)9 =
故增加IMB 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180rns 至200ms 间（见图中有色部分）
3 设有三道程序，按A 、B 、C优先次序运行，其内部计算和UO操作时间由图给出。
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lms , 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）:
?
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）:
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）:
调度执行时间ITns ，多道运行方式（非抢占式）:
4在单CPU 和两台 I/O( I1 , 12 ）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：
Jobl : I2 ( 30ms ）、CPU ( 10ms ）、I1 ( 30ms ）、CPU ( 10ms ）、I2 ( 20ms )
Job2 : I1 ( 20ms ）、CPU ( 20ms ）、I2 ( 40 ms )
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Jobl 、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：( l ）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 ）I2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.
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）/10 = ％。
设备I1 空闲时间段为：20ms 至40ms , 90ms 至100ms,故I1的利用率为 (110-30)/l10 = 72 . 7 ％。
设备I2 空闲时间段为：30ms 至50ms，故I2的利用率为(110-20) / 110 = ％。
5 在单CPU 和两台I/O( I1 , 12 ）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：
Jobl : I2 ( 30ms ）、CPU ( 10rns ）、I1 ( 30ms ）、CPU ( 10ms )
Job2 : I1 ( 20ms ）、CPU ( 20ms ）、I2 ( 40ms )
Job3 : CPU ( 30ms ）、I1 ( 20ms )