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1、操作系统教程 （第三版）CH1 应用题参考答案1CH1 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
2、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)
3、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)。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 CC1130ms C21=60ms C31=20ms I1240ms I22=30ms I32=40ms C1310ms C23=10ms C33=20ms处理器输入机打印机程
4、序 A程序 BA 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 计算一操作系统教程 （第三版）CH1 应用题参考答案2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 msI/O I12 I22 I32 CPU C11 C21 C13
5、 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 msI/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 1msI/O I12 I22 I32 CP
6、U 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 1msI/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：Job1：I2(30ms)、CPU(10ms)、I1(30ms) 、CPU(10ms) 、I2(20ms)Job2：I1(20ms)
7、、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)：操作系统教程 （第三版）CH1 应用题参考答案3(1) Job1 从投入到运行完成需 110ms，Job2 从投入到运行完成需 9
8、0ms，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(30
9、ms)、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)：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
10、入到运行完成需 90ms。(1) 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% 。(2) 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) CPUI1I2Job1Job2Job3时间(ms)CPU CPU0
11、 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110CPU I1 I1I1 CPU CPU I2I2 CPU I1 CPU I2Job1Job2Job3 Job2 Job1 Job2 Job3 Job1 Job3Job2 Job1Job1 Job3 Job3CPUI1I2Job1Job2Job3时间(ms)CPU CPU0 10 20 30 40 50 60 70 80 90I1I1 CPU CPU I2I2 CPU I1 CPUJob1Job2Job3 Job2 Job1 Job2 Job3 Job1Job2Job1 Job3操作系统教程 （第三版）CH1 应用题参考答案4
12、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
13、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：0 20 40 50 60 80 100 120 140 160 180 190I/OCPU时间(ms)AAA BBB CCCI/OCPU时间(ms)AAABC0 20 40 50 60 80 100 120 140 B B CCBCPUI01I02ABC时间(ms)cpu0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330I01 cpu cpu I02I02 cpu cpuI01cpuABB A B C B C A CI01 cpu I01A C A Acpu cp
