第2章習題解答19837

1、第2章習題解答一、填空1進程在執(zhí)行過程中有3種基本狀態(tài)，它們是 運行 態(tài)、 就緒 態(tài)和 阻塞 態(tài)。2系統(tǒng)中一個進程由 程序 、 數(shù)據(jù)集合 和 進程控制塊（PCB） 三部分組成。3在多道程序設計系統(tǒng)中，進程是一個 動 態(tài)概念，程序是一個 靜 態(tài)概念。4在一個單CPU系統(tǒng)中，若有5個用戶進程。假設當前系統(tǒng)為用戶態(tài)，則處于就緒狀態(tài)的用戶進程最多有 4 個，最少有 0 個。注意，題目里給出的是假設當前系統(tǒng)為用戶態(tài)，這表明現(xiàn)在有一個進程處于運行狀態(tài)，因此最多有4個進程處于就緒態(tài)。也可能除一個在運行外，其他4個都處于阻塞。這時，處于就緒的進程一個也沒有。5總的來說，進程調度有兩種方式，即 不可剝奪 方式和

2、 剝奪 方式。6進程調度程序具體負責 中央處理機（CPU）的分配。7為了使系統(tǒng)的各種資源得到均衡使用，進行作業(yè)調度時，應該注意 CPU忙碌 作業(yè)和 I/O忙碌 作業(yè)的搭配。8所謂系統(tǒng)調用，就是用戶程序要調用 操作系統(tǒng) 提供的一些子功能。9作業(yè)被系統(tǒng)接納后到運行完畢，一般還需要經歷 后備 、 運行 和 完成 三個階段。10假定一個系統(tǒng)中的所有作業(yè)同時到達，那么使作業(yè)平均周轉時間為最小的作業(yè)調度算法是 短作業(yè)優(yōu)先 調度算法。11在引入線程的操作系統(tǒng)中，所謂“線程”，是指進程中實施 處理機調度和分配 的基本單位。12有了線程概念后，原來的進程就屬于是 單線程 的進程情形。二、選擇1在進程管理中，當

3、C 時，進程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。A進程被調度程序選中B進程等待某一事件發(fā)生C等待的事件出現(xiàn)D時間片到2在分時系統(tǒng)中，一個進程用完給它的時間片后，其狀態(tài)變?yōu)?A 。A就緒B等待C運行D由用戶設定3下面對進程的描述中，錯誤的是 D 。A進程是動態(tài)的概念B進程的執(zhí)行需要CPUC進程具有生命周期D進程是指令的集合4操作系統(tǒng)通過 B 對進程進行管理。AJCBBPCBCDCTDFCB5一個進程被喚醒，意味著該進程 D 。A重新占有CPUB優(yōu)先級變?yōu)樽畲驝移至等待隊列之首D變?yōu)榫途w狀態(tài)6由各作業(yè)JCB形成的隊列稱為 C 。A就緒作業(yè)隊列B阻塞作業(yè)隊列C后備作業(yè)隊列D運行作業(yè)隊列7既考慮作業(yè)等待時間，又考

4、慮作業(yè)執(zhí)行時間的作業(yè)調度算法是 A 。A響應比高者優(yōu)先B短作業(yè)優(yōu)先C優(yōu)先級調度D先來先服務8作業(yè)調度程序從處于 D 狀態(tài)的隊列中選取適當?shù)淖鳂I(yè)投入運行。A就緒B提交C等待D后備9 A 是指從作業(yè)提交系統(tǒng)到作業(yè)完成的時間間隔。A周轉時間B響應時間C等待時間D運行時間10計算機系統(tǒng)在執(zhí)行 C 時，會自動從目態(tài)變換到管態(tài)。AP操作BV操作C系統(tǒng)調用DI/O指令11進程狀態(tài)由就緒變?yōu)檫\行，是由于 C 引起的。A中斷事件B進程狀態(tài)變遷C進程調度D為作業(yè)創(chuàng)建進程三、問答1在多道程序設計系統(tǒng)中，如何理解“內存中的多個程序的執(zhí)行過程交織在一起，大家都在走走停停”這樣一個現(xiàn)象？答：在多道程序設計系統(tǒng)中，內存中存

5、放多個程序，它們以交替的方式使用CPU。因此，從宏觀上看，這些程序都開始了自己的工作。但由于CPU只有一個，在任何時刻CPU只能執(zhí)行一個進程程序。所以這些進程程序的執(zhí)行過程是交織在一起的。也就是說，從微觀上看，每一個進程一會兒在向前走，一會兒又停步不前，處于一種“走走停停”的狀態(tài)之中。2什么是“原語”、“特權指令”、“系統(tǒng)調用命令”和“訪管指令”？它們之間有無一定的聯(lián)系？答：特權指令和訪管指令都是CPU指令系統(tǒng)中的指令，只是前者是一些只能在管態(tài)下執(zhí)行的指令，后者是一條只能在目態(tài)下執(zhí)行的指令。原語和系統(tǒng)調用命令都是操作系統(tǒng)中的功能程序，只是前者執(zhí)行時不能被其他程序所打斷，后者沒有這個要求。操作系

6、統(tǒng)中有些系統(tǒng)調用命令是以原語的形式出現(xiàn)的，例如創(chuàng)建進程就是一條原語式的系統(tǒng)調用命令。但并不是所有系統(tǒng)調用命令都是原語。因為如果那樣的話，整個系統(tǒng)的并發(fā)性就不可能得到充分地發(fā)揮。3操作系統(tǒng)是如何處理源程序中出現(xiàn)的系統(tǒng)調用命令的？答：編譯程序總是把源程序中的系統(tǒng)調用命令改寫成為一條訪管指令和相應的參數(shù)。這樣在程序實際被執(zhí)行時，就通過訪管指令進入操作系統(tǒng)，達到調用操作系統(tǒng)功能子程序的目的。4系統(tǒng)調用與一般的過程調用有什么區(qū)別？答：系統(tǒng)調用是指在用戶程序中調用操作系統(tǒng)提供的功能子程序；一般的過程調用是指在一個程序中調用另一個程序。因此它們之間有如下三點區(qū)別。（1）一般的過程調用，調用者與被調用者都運行

7、在相同的CPU狀態(tài)，即或都處于目態(tài)（用戶程序調用用戶程序），或都處于管態(tài)（系統(tǒng)程序調用系統(tǒng)程序）；但發(fā)生系統(tǒng)調用時，發(fā)出調用命令的調用者運行在目態(tài)，而被調用的對象則運行在管態(tài)，即調用者與被調用者運行在不同的CPU狀態(tài)。（2）一般的過程調用，是直接通過轉移指令轉向被調用的程序；但發(fā)生系統(tǒng)調用時，只能通過訪管指令提供的一個統(tǒng)一的入口，由目態(tài)進入管態(tài)，經分析后，才轉向相應的操作系統(tǒng)命令處理程序。（3）一般的過程調用，在被調用者執(zhí)行完后，就徑直返回斷點繼續(xù)執(zhí)行；但系統(tǒng)調用可能會導致進程狀態(tài)的變化，從而引起系統(tǒng)重新分配處理機。因此，系統(tǒng)調用處理結束后，不一定是返回調用者斷點處繼續(xù)執(zhí)行。5試述創(chuàng)建進程原語

8、的主要功能。答：創(chuàng)建進程原語的主要功能有以下三項。（1）為新建進程申請一個PCB。（2）將創(chuàng)建者（即父進程）提供的新建進程的信息填入PCB中。（3）將新建進程設置為就緒狀態(tài)，并按照所采用的調度算法，把PCB排入就緒隊列中。6處于阻塞狀態(tài)的一個進程，它所等待的事件發(fā)生時，就把它的狀態(tài)由阻塞改變?yōu)榫途w，讓它到就緒隊列里排隊，為什么不直接將它投入運行呢？答：只要是涉及管理，就應該有管理的規(guī)則，沒有規(guī)則就不成方圓。如果處于阻塞狀態(tài)的一個進程，在它所等待的事件發(fā)生時就徑直將它投入運行（也就是把CPU從當前運行進程的手中搶奪過來），那么系統(tǒng)就無法控制對CPU這種資源的管理和使用，進而也就失去了設置操作系統(tǒng)

9、的作用。所以，阻塞狀態(tài)的進程在它所等待的事件發(fā)生時，必須先進入就緒隊列，然后再去考慮它使用CPU的問題。7作業(yè)調度與進程調度有什么區(qū)別？答：作業(yè)調度和進程調度（即CPU調度）都涉及到CPU的分配。但作業(yè)調度只是選擇參加CPU競爭的作業(yè)，它并不具體分配CPU。而進程調度是在作業(yè)調度完成選擇后的基礎上，把CPU真正分配給某一個具體的進程使用。8系統(tǒng)中的各種進程隊列都是由進程的PCB鏈接而成的。當一個進程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w狀態(tài)時，它的PCB從哪個隊列移到哪個隊列？它所對應的程序也要跟著移來移去嗎？為什么？答：當一個進程的狀態(tài)從阻塞變?yōu)榫途w時，它的PCB就從原先在的阻塞隊列移到就緒隊列里。在把進程的

10、PCB從這個隊列移到另一個隊列時，只是移動進程的PCB，進程所對應的程序是不動的。這是因為在進程的PCB里，總是記錄有它的程序的斷點信息。知道了斷點的信息，就能夠知道程序當前應該從哪里開始往下執(zhí)行了。這正是保護現(xiàn)場所起的作用。9為什么說響應比高者優(yōu)先作業(yè)調度算法是對先來先服務以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調度算法的折中？答：先來先服務的作業(yè)調度算法，重點考慮的是作業(yè)在后備作業(yè)隊列里的等待時間，因此對短作業(yè)不利；短作業(yè)優(yōu)先的作業(yè)調度算法，重點考慮的是作業(yè)所需的CPU時間（當然，這個時間是用戶自己估計的），因此對長作業(yè)不利?！绊憫雀哒邇?yōu)先”作業(yè)調度算法，總是在需要調度時，考慮作業(yè)已經等待的時間和所需運行時

11、間之比，即：該作業(yè)已等待時間 / 該作業(yè)所需CPU時間不難看出，這個比值的分母是一個不變的量。隨著時間的推移，一個作業(yè)的“已等待時間”會不斷發(fā)生變化，也就是分子在不斷地變化。顯然，短作業(yè)比較容易獲得較高的響應比。這是因為它的分母較小，只要稍加等待，整個比值就會很快上升。另一方面，長作業(yè)的分母雖然很大，但隨著它等待時間的增加，比值也會逐漸上升，從而獲得較高的響應比。根據(jù)這種分析，可見“響應比高者優(yōu)先”的作業(yè)調度算法，既照顧到了短作業(yè)的利益，也照顧到了長作業(yè)的利益，是對先來先服務以及短作業(yè)優(yōu)先這兩種調度算法的一種折中。10短作業(yè)優(yōu)先調度算法總能得到最小的平均周轉時間嗎？為什么？答：短作業(yè)優(yōu)先調度算

12、法只有在所有作業(yè)同時到達后備作業(yè)隊列時，才能得到最小的平均周轉時間。如果各作業(yè)不是同時到達，這個結論是不成立的?？梢杂梅蠢f明，例如，教材上舉有如下例子：考慮有5個作業(yè)A到E，運行時間分別是2、4、1、1、1；到達時間分別是0、0、3、3、3。按照短作業(yè)優(yōu)先的原則，最初只有A和B可以參與選擇，因為其他3個還沒有到達。于是，運行順序應該是A、B、C、D、E。它們每個的周轉時間分別是2、6、4、5、6，平均周轉時間是4.6。但如果按照順序B、C、D、E、A來調度，它們每一個的周轉時間成為9、4、2、3、4，平均周轉時間是4.4。結果比短作業(yè)優(yōu)先調度算法好。之所以會這樣，就是因為這5個作業(yè)并沒有同時

13、到達。四、計算1有三個作業(yè)：作 業(yè)到達時間所需CPU時間10.0820.4431.01分別采用先來先服務和短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調度算法。試問它們的平均周轉時間各是什么？你是否還可以給出一種更好的調度算法，使其平均周轉時間優(yōu)于這兩種調度算法？解：（1）采用先來先服務作業(yè)調度算法時的實施過程如下。作 業(yè)到達時間所需CPU時間開始時間完成時間周轉時間10.080.08.08.020.448.012.011.631.0112.013.012.0這時，作業(yè)的調度順序是123。其平均周轉時間為：（8 + 11.6 + 12）/ 3 = 10.53（2）采用短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調度算法時的實施過程如下。作 業(yè)到達時間所

14、需CPU時間開始時間完成時間周轉時間10.080.08.08.031.018.09.08.020.449.013.012.6這里要注意，在作業(yè)1運行完畢進行作業(yè)調度時，作業(yè)2和3都已經到達。由于是實行短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調度算法，因此先調度作業(yè)3運行，最后調度作業(yè)2運行。所以，這時的作業(yè)調度順序是132。其平均周轉時間為：（8 + 8 + 12.6）/ 3 = 9.53（3）還可以有更好的作業(yè)調度算法，使其平均周轉時間優(yōu)于這兩種調度算法。例如，如果知道在作業(yè)1后面會來兩個短作業(yè)，那么作業(yè)1到達后，先不投入運行。而是等所有作業(yè)到齊后，再按照短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調度算法進行調度，具體實施過程如下。作 業(yè)到達時

15、間所需CPU時間開始時間完成時間周轉時間31.011.02.01.020.442.06.05.610.086.014.014.0這時的作業(yè)調度順序是321。其平均周轉時間為：（1 + 5.6 + 14）/ 3 = 6.872設有一組作業(yè)，它們的到達時間和所需CPU時間如下所示。作業(yè)號到達時間所需CPU時間19:0070分鐘29:4030分鐘39:5010分鐘410:105分鐘分別采用先來先服務和短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調度算法。試問它們的調度順序、作業(yè)周轉時間以及平均周轉時間各是什么？解：（1）采用先來先服務作業(yè)調度算法時的實施過程如下。作業(yè)號到達時間所需CPU時間開始時間完成時間周轉時間19:0070

16、分鐘9:0010:1070分鐘29:4030分鐘10:1010:4060分鐘39:5010分鐘10:4010:5060分鐘410:105分鐘10:5010:5545分鐘這時，作業(yè)的調度順序是1234。其平均周轉時間為：（70 + 60 + 60 + 45）/ 4 = 58.75 （2）采用短作業(yè)優(yōu)先作業(yè)調度算法時的實施過程如下。作業(yè)號到達時間所需CPU時間開始時間完成時間周轉時間19:0070分鐘9:0010:1070分鐘410:105分鐘10:1010:155分鐘39:5010分鐘10:1510:2535分鐘29:4030分鐘10:2510:5575分鐘這時，作業(yè)的調度順序是1432。其平均

17、周轉時間為：（70 + 5 + 35 + 75）/ 4 = 46.25 3某系統(tǒng)有三個作業(yè)：作業(yè)號到達時間所需CPU時間18.81.529.00.439.51.0系統(tǒng)確定在它們全部到達后，開始采用響應比高者優(yōu)先調度算法，并忽略系統(tǒng)調度時間。試問對它們的調度順序是什么？各自的周轉時間是多少？解：三個作業(yè)是在9.5時全部到達的。這時它們各自的響應比如下：作業(yè)1的響應比 =（9.5 8.8）/ 1.5 = 0.46作業(yè)2的響應比 =（9.5 9.0）/ 0.4 = 1.25作業(yè)3的響應比 =（9.5 9.5）/ 1.0 = 0因此，最先應該調度作業(yè)2運行，因為它的響應比最高。它運行了0.4后完成，這時的時間是9.9。再計算作業(yè)1和3此時的響應比：作業(yè)1