第2章进程作业(附答案)
第二章进程管理
程序在顺序执行（①顺序性:每个操作必须在下一个操作开始之前结束。
②封闭性:程序一旦开始运行，独占全部资源，其执行结果不受外界因素影响。
③可再现性:当程序重复执行时，只要程序执行的环境和初始条件相同，必将获得相同的结果。）时和并发执行（并发、资源共享、制约关系和动态等特征）时,分别具有哪些特征
什么叫进程（进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。）为什么要引入进程的概念
1.进程的基本特征是什么（动态、共行、独立）?请叙述进程与程序的关系和差别
2.进程有哪几种基本状态请画出各状态之间的状态变化图并说明状态转换的典型原因
3.什么是ＰＣＢ包含哪些主要内容其作用是什么(是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），
成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。)(为什么说PCB是进程存在的唯一标志)
4.下列哪些情况是对的:
⑴进程由自己创建⑷进程由于自己解除挂起
⑵进程由于自己阻塞⑸进程由于自己唤醒
⑶进程由于自己挂起⑹进程由自己撤消
5.请解释忙等待与阻塞的区别。
6.用进程状态变迁图，我们可以说明有关处理机管理的大量内容，
⑴什么“事件”引起每次显着的状态变迁
⑵当人们观察系统中所有进程时，我们能够看到由某一进
程产生的一次状态变迁也可能引起一进程的变迁。在什么情况
下，进程变迁3能立即引起一进程的变迁1发生
⑶在什么情况下，如果有的话，将发生下述因果变迁
2?1; 3?2; 4?1
⑷在什么情况下，如果有的话，下述变迁不会立即引起其
它变迁发生
a) 1; b) 2; c) 3; d) 4
7.操作系统的内核是什么
8.原语与非内核程序在执行上有什么不同
9.什么是进程的控制包括哪些基本内容(进程的创建,进程的撤消,进程的阻塞,进程的唤醒,进程的挂起,进程
的激活,改变进程的优先级…等)
10.什么是线程试说明进程与线程的关系与区别。
11.并发进程间的制约有哪两种引起制约的原因是什么
12.我们说程序的并发执行将导致最终失去封闭性.这话对所有的程序都成立吗试举例说明.
13.什么叫与时间有关的错误与时间有关的错误表现在哪些方面请举例说明之.
14.什么是进程间的互斥什么是进程间的同步这两个概念有何区别
15.考虑一台计算机，它没有TEST AND SET LOCK指令，但可以按原子操作方式将一个寄存器的内容与另一个存
储器字进行交换，是否能利用该指令写一个达到互斥的例程
16.什么叫临界资源什么叫临界段对临界区的管理应符合哪些原则你能用什么工具去写进程间互斥的同步算法
书写该算法时应注意什么问题
17.下面是两个并发执行的进程,它们能正确运行吗若不能正确运行,请举例说明,并改正之(X是定义的公共变
量).
Cobegin
var x:integer;
procedure P1 procedure P2
var y,z:integer; var t,u:integer;
begin begin
x:=1; x:=0;
y:=0; t:=0;
if x>=1 then y:=y+1; if x<1 then t:=t+2;
z:=y u:=t
end; end;
coend;
18.因修路使A地到B地的多路并行车道变为单车道,请问在此问题中,?什么是临界资源什么是临界段
19.什么是信号量它有什么物理意义应如何设置初值请说明信号量的数据结构。
20.设有n个进程共享一互斥段,对于如下两种情况:
⑴每次只允许一个进程进入互斥段;
⑵最多允许m个进程(m 所采用的信号量是否相同信号量值的变化范围如何 21.什么是公用信号量什么是私用信号量各有什么用途 22.什么是P、V操作它们的物理意义什么进程其它的几种同步与互斥工具如LOCK与LOCK,SEND与RECEIVE可能 代替P与V吗在什么场合下可以,?在什么场合下不可以 23.今有三个并发进程,R负责从输入设备读入信息并传送给M;M将信息加工并传送给P;P把加工后的信息打印输 出.今有: ⑴一个缓冲区,容量为K; ⑵两个缓冲区,每个容量为K. ⑶用PV操作作同步机制,写出这三个进程能正确工作的类PASCAL程序. 24.现有六个进程P1,P2,…,P6,它们有如下图 的并发关系,试用P、V操作实现这些进程间 的同步. 25.设有三个进程A,B,C,其中A和B构成一对 生产者和消费者,共享一个由n?个缓冲块 组成的缓冲池;B和C也构成一对生产者和消费者,共享另一个由m?个缓冲块组成的缓冲池.用P、V操作描述它们之间的同步关系. 26.引入管程的目的是什么 27.进程之间有哪几种通信方式各种通信方式的特点如何分别适用于哪些场合 28.什么是消息缓冲通讯 SEND和RECEIVE原语是什么如何用P,V低级原语去构造它们试分析其信号量取值范围 的意义. 29.一个快餐店有四类雇员：1）领班，他们接收顾客点的菜单；2）厨师，准备饭菜；3）打包工，将饭菜装在 袋子里；4）收银员，将食品袋交给顾客并收钱。每个雇员可被看作一个进程通信的顺序进程，请给出它们之间的同步与互斥关系。 30.试列举出引起进程调度的因素。进程调度的时机有哪几种 31.处理机调度一般分成几个别级请说明每级的含义.?分时系统中有作业调度的概念吗如果没有,为什么 32.进程调度的职能是什么常见的进程调度算法有哪几种各适用于何种场合 33.请在下面空格中,填入"静态优先级"或"动态优先级",并说明理由: ⑴ ( 静 )比( 动 )易于实现; ⑵ ( 静 )比( 动 )运行开销小; ⑶ ( 动 )比( 静 )更能反映进程运行环境的变化; ⑷ ( 静 )比( 动 )更需慎重地确定初始优先级. 34.假定一个处理器正在执行两道作业,一道以计算为主,另一道以输入输出为主,你将怎样赋予它们占有处理器 的优先级为什么 35.判别下列各结论的真假性,并说明你的理由: ⑴若系统限定一个进程在CPU上一次只能执行一个时间片,?则系统采用的是剥夺式调度; ⑵若只当一个进程执行完了它的当前CPU周期后,系统才重新调度,则系统采用的是非剥夺式调度; ⑶若现行进程需要等待某个事件时,系统将立即把CPU转交给其它进程,则系统采用的是剥夺式调度 ⑷实时系统通常采用剥夺式调度; ⑸在剥夺式系统中,进程的周转时间较之在非剥夺式系统中可预见. 36.大多数时间片轮转调度程序使用一个固定大小的时间片，请给出选择小时间扯的理由。然后，再给出选择大 时间片的理由（什么场合使用小时间片什么场合使用大时间片） 37.什么是死锁举例说明软件或硬件资源引起死锁情况。 38.?产生死锁的原因和必要条件是什么有哪几种处理技术 39.在生产者和消费者过程中，为什么说Ｖ操作的顺序无关紧要，?而Ｐ操作的顺序不可颠倒 40.设有打印机、输入机和进程A,B.考虑下面资源请求、释放情况: A1:请求打印机 B1:请求输入机 进程A A2:请求输入机进程B B2:请求打印机 A3:释放打印机 B3:释放打印机 A4:释放输入机 B4:释放输入机 如果请求和释放操作按下面几种不同的序列出现: ⑴ A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4 ⑵ B1,B2,B3,B4,A1,A2,A3,A4 ⑶ A1,A2,B1,A3,A4,B2,B3,B4 ⑷ A1,B1,A2,B2,A3,B3,A4,B4 试问:哪种序列将导致死锁 41.作业管理的主要任务是什么 42.在一个多道程序系统中，一个作业从提交给系统到运行结束退出系统，通常要经历哪几个阶段和哪些状态由 哪些程序来负责这些状态之间的转换 43.作业的输入方式有哪几种各有何特点 44.什么是JCB JCB的主要内容是什么由谁建立在何时建立和撤消 45.什么叫系统调用系统调用与一般用户程序有什么区别?请叙述系统调用的实现过程。 46.什么是响应时间什么是周转时间影响响应时间的因素是哪些 47.作业调度与处理机调度有什么主要区别 48.五个批处理作业A,B,C,D,E几乎同时到达,其运行时间分别为10,6,2,4和8分钟,优先数分别为3,5,2,1和 4, 对于下面调度算法,确定诸作业的平均周转时间(相互间切换不计开销,不考虑I/O): ⑴轮转(时间片为1分钟) ⑶ FIFO(依上次序) ⑵优先级⑷最短作业优先 49.名词解释： 进程、运行、就绪、阻塞、悬挂、激活、睡眠、唤醒、共享资源、独占资源、内核、原语、原子操作、管程、线程、无限延迟、系统开销、可剥夺与不可剥夺、时间片轮转调度、优先级调度最短作业优先调度、多队列轮转、最高响应比者优先、脱机控制，联机控制、系统吞吐量、带权周转时间、等待时间 操作系统作业 （第一章—第四章） 一、单项选择 1 在计算机系统中配置操作系统的目的是【】。 A 增强计算机系统的功能 B 提高系统资源的利用率 C 合理组织工作流程以提高系统吞吐量 D 提高系统的运行速度 2 在操作系统中采用多道程序设计技术，能有效提高CPU、内存和I/O设备的【】。 A 灵活性 B 可靠性 C 兼容性 D 利用率 3 在操作系统中，并发性是指若干事件【】发生。 A 在同一时刻 B 一定不在同一时刻 C 在某一时间间隔内 D 依次在不同时间间隔内 4 以下不属于衡量操作系统性能指标的是【】。 A 作业的大小 B 资源利用率 C 吞吐量 D 周转时间 5 下列选项中，操作系统提供给应用程序的接口是【】。 A 系统调用 B 中断 C 函数 D 原语 6 在分时系统中，当用户数为50时，为了保证响应时间不超过1s，选取的时间片最大值为【】。 A 10ms B 20ms C 50ms D 100ms 7 假设就绪队列中有10个就绪进程，以时间片轮转方式进行进程调度，如果时间片为180ms，切换开销为20ms。如果将就绪进程增加到30个，则系统开销所占的比率为【】。 A 10% B 20% C 30% D 90% 8 中断系统一般由相应的【】组成。 A 硬件 B 软件 C 硬件和软件 D 固件 9 以下工作中，【】不是创建进程所必须的。 A 创建进程的PC B B 为进程分配内存 C 为进程分配CPU D 将PCB插入就绪队列 10 系统中有5个用户进程且CPU工作于用户态，则处于就绪状态或阻塞状态的进程数最多分别为【】。 A 5，4 B 4，0 C 0，5 D 4，5 11 如果系统中有n个进程，则就绪队列中进程的个数最多为【】。 A 1 B n-1 C n D n+1 淮海工学院计算机工程学院实验报告书 课程名：《操作系统原理A》 题目：进程调度 班级：软件132 学号：2013122907 姓名：孙莹莹 操作系统原理实验——进程调度实验报告 一、目的与要求 1）进程是操作系统最重要的概念之一，进程调度是操作系统内核的重要功能，本实验要求用C 语言编写一个进程调度模拟程序，使用优先级或时间片轮转法实现进程调度。本实验可加深对进程调度算法的理解。 2）按照实验题目要求独立正确地完成实验内容（编写、调试算法程序，提交程序清单及及相关实验数据与运行结果） 3）于2015年4月18日以前提交本次实验报告（含电子和纸质报告，由学习委员以班为单位统一打包提交）。 二、实验内容或题目 1）设计有5个进程并发执行的模拟调度程序，每个程序由一个PCB表示。 2）模拟调度程序可任选两种调度算法之一实现（有能力的同学可同时实现两个调度算法）。 3）程序执行中应能在屏幕上显示出各进程的状态变化，以便于观察调度的整个过程。 4）本次实验内容（项目）的详细说明以及要求请参见实验指导书。 三、实验步骤与源程序 （1）流程图 （2）实验步骤 1）PCB的结构：优先级算法中，设PCB的结构如下图所示，其中各数据项的含义如下： Id：进程标识符号，取值1—5。 Priority：优先级，随机产生，范围1—5。 Used：目前已占用的CPU时间数，初值为0；当该进程被调用执行时，每执行一个时间片，Used加1。 Need：进程尚需的CPU时间数，初值表示该进程需要运行的总时间，取值范围为5—10。并随机产生，每运行一个时间片need减1；need为0则进程结束。 Status：进程状态R（运行），W（就绪），F（完成）；初始时都处于就绪状态。 Next：指向就绪队列中下一个进程的PCB的指针。 2）初始状态及就绪队列组织： 5个进程初始都处于就绪状态，进程标识1—5，used初值都为0。各进程的优先级随机产生，范围1—5。处于就绪状态的进程，用队列加以组织，队列按优先级由高到低依次排列，队首指针设为head，队尾指针为tail。 3）调度原则以及运行时间的处理： 正在执行的进程每执行一个时间片，其优先级减1（允许优先级为负）。进程调度将在以下情况发生：当正在运行的程序其优先级小于就绪队列队首进程的优先级时。程序中进程的运行时间以逻辑时间片为单位。 应用题参考答案 第二章 1、下列指令中哪些只能在核心态运行? (1)读时钟日期；（2）访管指令；（3）设时钟日期；（4）加载PSW；（5）置特殊 寄存器；(6) 改变存储器映象图；(7) 启动I/O指令。 答：(3)，(4)，(5)，(6)，(7)。 2、假设有一种低级调度算法是让“最近使用处理器较少的进程”运行，试解释这种算法对“I/O繁重”型作业有利，但并不是永远不受理“处理器繁重”型作业。 答：因为I/O繁忙型作业忙于I/O，所以它CPU用得少，按调度策略能优先执行。同样原因一个进程等待CPU足够久时，由于它是“最近使用处理器较少的进程”，就能被优先调度，故不会饥饿。 6、若有一组作业J1，…，Jn，其执行时间依次为S1，…，Sn。如果这些作业同时到达系统，并在一台单CPU处理器上按单道方式执行。试找出一种作业调度算法，使得平均作业周转时间最短。 答：首先，对n个作业按执行时间从小到大重新进行排序，则对n个作业：J1’，…，J n’，它们的运行时间满足：S1’≤S2’≤…≤S(n-1)’≤S n’。那么有： T=[S1’+( S1’+S2’)+ (S1’ + S2’+ S3’)+…+(S1’ + S2’+ S3’+…+ S n’)]/n =[n×S1’+( n-1)×S2’+ (n-3)×S3’]+…+ S n’]]/n =(S1’ + S2’+ S3’+…+ S n’)-[0×S1’+1×S2 ’+2×S3’+…+(n-1) S n’]/n 由于任何调度方式下，S1’ + S2’+ S3’+…+ S n’为一个确定的数，而当S1’≤S2’≤…≤S(n-1)’≤S n’时才有：0×S1’+1×S2 ’+2×S3’+…+(n-1) S n’的值最大，也就是说，此时T值最小。所以，按短作业优先调度算法调度时，使得平均作业周转时间最短。 10、有5个待运行的作业，预计其运行时间分别是：9、6、3、5和x，采用哪种运行次序可以使得平均响应时间最短？ 答：按照最短作业优先的算法可以使平均响应时间最短。X取值不定，按照以下情况讨论： 1）x≤3 次序为：x，3，5，6，9 2）3 实验2、1 进程调度 一、 实验目的 多道程序设计中,经常就是若干个进程同时处于就绪状态,必须依照某种策略来决定那个进程优先占有处理机。因而引起进程调度。本实验模拟在单处理机情况下的处理机调度问题,加深对进程调度的理解。 二、 实验要求 1． 设计进程调度算法,进程数不定 2． 包含几种调度算法,并加以实现 3． 输出进程的调度过程——进程的状态、链表等。 三、 参考例 1．题目——优先权法、轮转法 简化假设 1） 进程为计算型的(无I/O) 2） 进程状态:ready 、running 、finish 3） 进程需要的CPU 时间以时间片为单位确定 2．算法描述 1） 优先权法——动态优先权 当前运行进程用完时间片后,其优先权减去一个常数。 2） 轮转法 四、 实验流程图 开始 键盘输入进程数n,与调度方法的选择 优先权法？ 轮转法 产生n 个进程,对每个进程产生一个PCB,并用随机数产生进程的优先权及进程所需的CPU 时间 按优先权大小,把n 个进程拉成一个就绪队列 撤销进程就绪队列为空？ 结束 N Y Y 注意: 1．产生的各种随机数的取值范围加以限制,如所需的CPU 时间限制在1~20之间。 2．进程数n 不要太大通常取4~8个 3．使用动态数据结构 4．独立编程 5．至少三种调度算法 6．若有可能请在图形方式下,将PCB 的调度用图形成动画显示。 五.实验过程: (1)输入:进程流文件(1、txt),其中存储的就是一系列要执行的进程, 每个作业包括四个数据项: 进程名 进程状态(1就绪 2等待 3运行) 所需时间 优先数(0级最高) 进程0 1 50 2 进程1 2 10 4 进程2 1 15 0 进程3 3 28 5 进程4 2 19 1 进程5 3 8 7 输出: 进程执行流等待时间,平均等待时间 本程序包括:FIFO 算法,优先数调度算法,时间片轮转调度算法 产生n 个进程, 的时间片数,已占用CPU 的时间片数置为0 按进程产生的先后次序拉成就绪队列链 =0？ 撤销该进程 就绪队列为空不？ =轮转时间片数？ N Y Y Y 结束 N 第二章进程管理 程序在顺序执行（①顺序性:每个操作必须在下一个操作开始之前结束。 ②封闭性:程序一旦开始运行，独占全部资源，其执行结果不受外界因素影响。 ③可再现性:当程序重复执行时，只要程序执行的环境和初始条件相同，必将获得相同的结果。）时和并发执行（并发、资源共享、制约关系和动态等特征）时,分别具有哪些特征什么叫进程（进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。）为什么要引入进程的概念 1.进程的基本特征是什么（动态、共行、独立）?请叙述进程与程序的关系和差别 2.进程有哪几种基本状态请画出各状态之间的状态变化图并说明状态转换的典型原因 3.什么是ＰＣＢ包含哪些主要内容其作用是什么(是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程 序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。)(为什么说PCB是进程存在的唯一标志) 4.下列哪些情况是对的: ⑴进程由自己创建⑷进程由于自己解除挂起 ⑵进程由于自己阻塞⑸进程由于自己唤醒 ⑶进程由于自己挂起⑹进程由自己撤消 5.请解释忙等待与阻塞的区别。 6.用进程状态变迁图，我们可以说明有关处理机管理的大量内容， ⑴什么“事件”引起每次显着的状态变迁 ⑵当人们观察系统中所有进程时，我们能够看到由某一进 下，进程变迁3能立即引起一进程的变迁1发生 ⑶在什么情况下，如果有的话，将发生下述因果变迁: 21; 32; 41 ⑷在什么情况下，如果有的话，下述变迁不会立即引起其 它变迁发生 a) 1; b) 2; c) 3; d) 4 7.操作系统的内核是什么 8.原语与非内核程序在执行上有什么不同 9.什么是进程的控制包括哪些基本内容(进程的创建,进程的撤消,进程的阻塞,进程的唤醒,进程的 挂起,进程的激活,改变进程的优先级…等) 10.什么是线程试说明进程与线程的关系与区别。 11.并发进程间的制约有哪两种引起制约的原因是什么 12.我们说程序的并发执行将导致最终失去封闭性.这话对所有的程序都成立吗试举例说明. 13.什么叫与时间有关的错误与时间有关的错误表现在哪些方面请举例说明之. 14.什么是进程间的互斥什么是进程间的同步这两个概念有何区别 15.考虑一台计算机，它没有TEST AND SET LOCK指令，但可以按原子操作方式将一个寄存器的内 容与另一个存储器字进行交换，是否能利用该指令写一个达到互斥的例程 16.什么叫临界资源什么叫临界段对临界区的管理应符合哪些原则你能用什么工具去写进程间 互斥的同步算法书写该算法时应注意什么问题 17.下面是两个并发执行的进程,它们能正确运行吗若不能正确运行,请举例说明,并改正之(X是定 义的公共变量). Cobegin var x:integer; procedure P1 procedure P2 var y,z:integer; var t,u:integer; begin begin x:=1; x:=0; y:=0; t:=0; if x>=1 then y:=y+1; if x<1 then t:=t+2; z:=y u:=t end; end; coend; 18.因修路使A地到B地的多路并行车道变为单车道,请问在此问题中,?什么是临界资源什么是临 界段 操作系统作业参考答案及其知识点 第一章 思考题： 10、试叙述系统调用与过程调用的主要区别？ 答： （一）、调用形式不同 （二）、被调用代码的位置不同 （三）、提供方式不同 （四）、调用的实现不同 提示：每个都需要进一步解释，否则不是完全答案 13、为什么对作业进程批处理可以提高系统效率？ 答：批处理时提交程序、数据和作业说明书，由系统操作员把作业按照调度策略，整理为一批，按照作业说明书来运行程序，没有用户与计算机系统的交互；采用多道程序设计，可以使CPU和外设并行工作，当一个运行完毕时系统自动装载下一个作业，减少操作员人工干预时间，提高了系统的效率。 18、什么是实时操作系统？叙述实时操作系统的分类。 答：实时操作系统（Real Time Operating System)指当外界事件或数据产生时，能接收并以足够快的速度予以处理，处理的结果又能在规定时间内来控制监控的生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。 有三种典型的实时系统： 1、过程控制系统(生产过程控制) 2、信息查询系统(情报检索) 3、事务处理系统(银行业务) 19、分时系统中，什么是响应时间？它与哪些因素有关？ 答：响应时间是用户提交的请求后得到系统响应的时间（系统运行或者运行完毕）。它与计算机CPU的处理速度、用户的多少、时间片的长短有关系。 应用题： 1、有一台计算机，具有1MB内存，操作系统占用200KB，每个用户进程占用200KB。如果用户进程等待I/0的时间为80％，若增加1MB内存，则CPU的利用率提高多少？ 答：CPU的利用率=1-P n，其中P为程序等待I/O操作的时间占其运行时间的比例1MB内存时，系统中存放4道程序，CPU的利用率=1－（0.8）4＝59％ 2MB内存时，系统中存放9道程序，CPU的利用率=1－（0.8）9＝87％ 所以系统CPU的利用率提高了28％ 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。 操作系统实验报告（二） 实验题目：进程调度算法 实验环境：C++ 实验目的：编程模拟实现几种常见的进程调度算法，通过对几组进程分别使用不同的调度算法，计算进程的平均周转时间和平均带权周转时间，比较 各种算法的性能优劣。 实验内容：编程实现如下算法： 1.先来先服务算法； 2.短进程优先算法； 3.时间片轮转调度算法。 设计分析： 程序流程图： 1.先来先服务算法 开始 初始化PCB，输入进程信息 各进程按先来先到的顺序进入就绪队列 结束 就绪队列？ 运行 运行进程所需CPU时间 取消该进程 2.短进程优先算法 3.时间片轮转调度算法 实验代码： 1.先来先服务算法 #include int atime; //进程到达时间 int runtime; //进程运行时间 }fcs; void main() { int amount,i,j,diao,huan; fcs f[n]; cout<<"请输入进程个数:"< 第三章部分习题答案 1、高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 答：高级调度主要任务是根据某种算法，把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，也就是说高级调度的调度对象是作业。 低级调度主要任务是：决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。 中级调度的任务：使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源，而将它们调至外存上去等待，把此时的进程状态称为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件且内存又稍有空闲时，由中级调度来决定把外存上的那些又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上等待进程调度。引入中级调度的主要目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。 2、何谓作业、作业步和作业流？ 答：作业（Job）：作业是一个比程序更为广泛的概念，它不仅包含了通常的程序和数据，而且还应配有一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运行进行控制。 作业步(Job Step)。通常，在作业运行期间，每个作业都必须经过若干个相对独立，又相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，我们把其 中的每一个加工步骤称为一个作业步，各作业步之间存在着相互联系，往往是把上一个作业步的输出作为下一个作业步的输入。 作业流：若干个作业进入系统后，被依次存放在外存上，这便形成了输入的作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进行处理，于是便形成了处理作业流。 5、试说明低级调度的主要功能。 答：(1) 保存处理机的现场信息。 (2) 按某种算法选取进程。 (3) 把处理器分配给进程。 6、在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？ 答：(1) 优先权原则。 (2) 短作业(进程)优先原则。 (3) 时间片原则。 7、在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？ 答：面向用户应遵循的准则是：(1) 周转时间短。(2) 响应时间快。 (3) 截止时间的保证。(4) 优先权准则。 面向系统应遵循的准则是：(1) 系统吞吐量高。(2) 处理机利用率好。(3) 各类资源的平衡利用。 《操作系统》课程作业 （2013年春） 姓名： 学号： 专业： 年级： 学校： 日期： 作业一：作业管理 1、有三道程序A、B、C在一个系统中运行，该系统有输入、输出设备各1台。三道程序 A、B、C构成如下： A：输入32秒，计算8秒，输出5秒 B：输入21秒，计算14秒，输出35秒 C：输入12秒，计算32秒，输出15秒 问：（1）三道程序顺序执行的总时间是多少？ （2）充分发挥各设备的效能，并行执行上述三道程序，最短需多少时间（不计系统开销）？并给出相应的示意图。 2、假设一个单CPU系统，以单道方式处理一个作业流，作业流中有2道作业，共占用CPU 计算时间、输入卡片数和打印输出行数如下： 其中，卡片输入机速度为1000张/分钟，打印机输出速度为1000行/分钟，试计算：（1）不采用spooling技术，计算这两道作业的总运行时间（从第1道作业输入开始到最后一个作业输出完毕）。 （2）如采用spooling技术，计算这2道作业的总运行时间（不计读/写盘时间），并给出相应的示意图。 作业二：进程管理 1、 请写出两程序S1和S2可并发执行的Bernstein 条件。 2、 有以下5条语句，请画出这5条语句的前趋图。 S1：y=x+1 R(x) W(y) S2：c=f-w R(f,w) W(c) S3：d=r-y R(r,y) W(d) S4：x=a+b R(a,b) W(x) S5：r=c+y R(c,y) W(r) 3、 设在教材第62页3.6.4节中所描述的生产者消费者问题中，其缓冲部分为m 个长度相等 的有界缓冲区组成，且每次传输数据长度等于有界缓冲区长度以及生产者和消费者可对缓冲区同时操作。重新描述发送过程deposit(data)和接收过程remove(data)。 P P P i P .. .. 1 2 i k 4、 设有k 个进程共享一临界区，对于下述情况，请说明信号量的初值、含义，并用P ，V 操作写出有关互斥算法。 （1） 一次只允许一个进程进入临界区； （2） 一次允许m （m 一、实验目的 通过对进程调度算法的设计，深入理解进程调度的原理。 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程调度分配处理机，是控制协调进程对CPU的竞争，即按一定的调度算法从就绪队列中选中一个进程，把CPU的使用权交给被选中的进程。 进程通过定义一个进程控制块的数据结构（PCB）来表示；每个进程需要赋予进程ID、进程到达时间、进程需要运行的总时间的属性；在RR中，以1为时间片单位；运行时，输入若干个进程序列，按照时间片输出其执行序列。 二、实验环境 VC++6.0 三、实验内容 实现短进程优先调度算法（SPF）和时间片轮转调度算法（RR） [提示]： (1) 先来先服务（FCFS）调度算法 原理：每次调度是从就绪队列中，选择一个最先进入就绪队列的进程，把处理器分配给该进程，使之得到执行。该进程一旦占有了处理器，它就一直运行下去，直到该进程完成或因发生事件而阻塞，才退出处理器。 将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，并按照先来先服务的方式进行调度处理，是一种最普遍和最简单的方法。它优先考虑在系统中等待时间最长的作业，而不管要求运行时间的长短。 按照就绪进程进入就绪队列的先后次序进行调度，简单易实现，利于长进程，CPU繁忙型作业，不利于短进程，排队时间相对过长。 (2) 时间片轮转调度算法RR 原理：时间片轮转法主要用于进程调度。采用此算法的系统，其程序就绪队列往往按进程到达的时间来排序。进程调度按一定时间片（q）轮番运行各个进程. 进程按到达时间在就绪队列中排队，调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程使用一个时间片，运行完一个时间片释放CPU，排到就绪队列末尾参加下一轮调度，CPU分配给就绪队列的首进程。 固定时间片轮转法： 1 所有就绪进程按 FCFS 规则排队。 2 处理机总是分配给就绪队列的队首进程。 3 如果运行的进程用完时间片，则系统就把该进程送回就绪队列的队尾，重新排队。 4 因等待某事件而阻塞的进程送到阻塞队列。 5 系统把被唤醒的进程送到就绪队列的队尾。 可变时间片轮转法： 1 进程状态的转换方法同固定时间片轮转法。 2 响应时间固定，时间片的长短依据进程数量的多少由T = N × （ q + t ）给出的关系调整。 3 根据进程优先级的高低进一步调整时间片，优先级越高的进程，分配的时间片越长。 多就绪队列轮转法： (3) 算法类型 (4)模拟程序可由两部分组成，先来先服务（FCFS）调度算法，时间片轮转。流程图如下: 进程调度作业参考答案-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 1.下表给出作业1、2、3到达时间和运行时间。采用短作业优先调度算法和先来先服务调度算法，试问平均周转时间各为多少是否还有更好的调度策略存在（时间单位：小时，以十进制进行计算。 解： 存在更好的调度算法，如采用剥夺式短作业优先调度算法 2.假设有四个作业,它们提交、运行时间如下表所示。若采用响应比高者优先调度算法，试问平均周转时间和带权周转时间为多少？ （时间单位：小时，以十进制进行计算。） 解：第一个作业完成时间为10.0，此时其它作业的响应比计算如下： R2=(0.5+10-8.3)/0.5=4.4 R3=(0.1+10-8.5)/0.1=16 R4=(0.4+10-9)/0.4=3.5 根据响应比高者优先调度原则，应先运行作业3，作业3完成时间为10.1,此时作业2和作业4的响应比计算如下： R2=(0.5+10.1-8.3)/0.5=4.6 R4=(0.4+10.1-9)/0.4=3.75 根据响应比高者优先调度原则，应先运行作业2，作业2完成时间为10.6,最后运行作业4，作业4完成时间为11.0。 4.在单CPU和两台输入/输出设备(I1,I2)的多道程序设计环境下,同时投入三个作业 Job1、 Job2、 Job3运行。这三个作业对CPU和输入/输出设备的使用顺序和时间如下所示： Job1: I2(30ms);CPU(10ms);I1(30ms);CPU(10ms);I2(20ms|) Job2: I1(20ms);CPU(20ms); I2(40ms|) Job3: CPU(30ms);I1(20ms);CPU(10ms);I1(10ms|) 假定CPU 、 I1、I2都能并行工作， Job1优先级最高， Job2次之， Job3优先级最低，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）三个作业投入到完成分别需要的时间。 第3章处理机调度1）选择题 （1）在分时操作系统中，进程调度经常采用_D_ 算法。 A. 先来先服务 B. 最高优先权 C. 随机 D. 时间片轮转 （2）_B__ 优先权是在创建进程时确定的，确定之后在整个进程运行期间不再改变。 A. 作业 B. 静态 C. 动态 D. 资源 （3）__A___ 是作业存在的惟一标志。 A. 作业控制块 B. 作业名 C. 进程控制块 D. 进程名 （4）设有四个作业同时到达，每个作业的执行时间均为2小时，它们在一台处理器上按单道方式运行，则平均周转时间为_ B_ 。 A. l小时 B. 5小时 C. 2.5小时 D. 8小时 （5）现有3个同时到达的作业J1、J2和J3，它们的执行时间分别是T1、T2和T3，且T1＜T2＜T3。系统按单道方式运行且采用短作业优先算法，则平均周转时间是_C_ 。 A. T1+T2+T3 B. (T1+T2+T3)/3 C. (3T1+2T2+T3)/3 D. (T1+2T2+3T3)/3 （6）__D__ 是指从作业提交给系统到作业完成的时间间隔。 A. 运行时间 B. 响应时间 C. 等待时间 D. 周转时间 （7）下述作业调度算法中，_ C_调度算法与作业的估计运行时间有关。 A. 先来先服务 B. 多级队列 C. 短作业优先 D. 时间片轮转 2）填空题 （1）进程的调度方式有两种，一种是抢占(剥夺)式，另一种是非抢占(非剥夺)式。 （2）在_FCFS_ 调度算法中，按照进程进入就绪队列的先后次序来分配处理机。 （3）采用时间片轮转法时，时间片过大，就会使轮转法转化为FCFS_ 调度算法。 （4）一个作业可以分成若干顺序处理的加工步骤，每个加工步骤称为一个_作业步_ 。 （5）作业生存期共经历四个状态，它们是提交、后备、运行和完成。 （6）既考虑作业等待时间，又考虑作业执行时间的调度算法是_高响应比优先____ 。 3）解答题 （1）单道批处理系统中有4个作业，其有关情况如表3-9所示。在采用响应比高者优先调度算法时分别计算其平均周转时间T和平均带权周转时间W。（运行时间为小时，按十进制计算） 表3-9 作业的提交时间和运行时间 实验一-进程调度实验 实验一进程调度实验 一、实验目的 用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念 及进程调度算法的理解 二、实验类别 综合性实验。综合高级语言编程、进程调度模型、进程调度算法及数据结构等多方面的知识 三、实验示例 例题：设计一个有N个进程共行的进程调度程序 进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输 入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 每个进程的状态可以是就绪W（Wait ）、运行R（Run ）、或完成F （Finish ）三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU 时间加1来表示。 如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1 （即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个 进程的PCB，以便进行检查。 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。 调度算法的流程图如下： 进程调度源程序如下: //jin gche ndiaodu.cpp #in elude "stdio.h" 一、选择题 1．在进程的组成部分之中，进程在运行中不可修改的部分是______。 A．私用程序段B．共享程序段 C．数据段D．进程控制块 2．响应比高者优先作业调度算法是以计算时间和______来考虑的。 A．输入时间B．完成时间C．周转时间D．等待时间 3．在消息缓冲通信中，消息队列属于______资源。 A．临界B．共享C．永久D．可剥夺 4．进程间的同步是指进程间在逻辑上的相互______关系。 A．联接B．制约C．继续D．调用 5．最适合于分时系统的进程调度算法是______。 A．先来先服务（FCFS）B．最短作业优先（SSJF） C．优先数法D．轮转法（RR） 6．进程A和进程B通过共享缓冲区协作完成数据处理，进程A负责生产数据并放入缓冲区，进程B从缓冲区中读数据并输出。进程A和进程B之间的关系是______。 A．互斥关系B．同步关系C．互斥和同步D．无制约关系 7．在优先级调度中，______类进程可能被“饿死”，即长时间得不到调度。 A．短进程B．长进程C．低优先级进程D．大内存进程 8．进程从运行状态到阻塞状态可能是由于______。 A．进程调度程序的调度B．现运行进程的时间片耗尽 C．现运行进程执行了wait操作D．现运行进程执行了signal操作 9．银行家算法在解决死锁问题中是用于______的。 A．预防死锁B．避免死锁C．检测死锁D．解除死锁 10．______不是进程调度算法。 A．时间片轮转法B．先来先服务方法 C．响应比高者优先法D．均衡调度算法 11．下面关于线程的叙述中正确的是______。 A．线程包含CPU现场，可以独立执行程序B．每个线程有自己独立的地址空间C．线程之间的通信必须使用系统调用函数D．进程只能包含一个线程 12．并发进程之间______。 A．彼此无关B．必须同步C．必须互斥D．可能需要同步或互斥 13．当一个进程运行时，系统可能基于某种原则强行将其撤下，把处理器分配给其他进程，这种调度方式是______。 A．非剥夺方式B．剥夺方式C．中断方式D．查询方式 14．信号量S不能用于______操作。 A．signal B．wait C．赋初值D．运算表达式 15．______是一种只能进行wait操作和signal操作的特殊变量 A．调度B．进程C．同步D．信号量 16．分配给进程占用处理机的时间到而强迫进程P让出处理器，或有更高优先级的进程要运行，迫使正在运行的进程P让出处理器，则进程P状态变化的情况为______ A．运行态－>就绪态B．运行态－>等待态 C．就绪态－>运行态D．等待态－>就绪态 17．下面关于进程的叙述中正确的是______。 习题一 1、举例说明为什么对并发执行的程序不加控制会产生与执行时间有关的错误？ 解：程序在并发执行时由于资源是共享的，而且常常资源数少于程序对这些资源的需求数，致使这些并发执行的程序之间因为竞争资源导致存在间接制约关系，这种间接制约使得并发执行的程序具有随机性（异步性），即“执行—暂停—执行”，它们何时启动、何时停止是未知的。例如：飞机售票系统、堆栈的存数与取数过程等（示例说明略）。 2、程序并发执行为什么会失去顺序执行时的封闭性和可再现性？ 解：所谓“封闭性”是指程序执行得到的最终结果由给定的初始条件决定，不受外界因素的影响。在程序并发执行时由于资源共享，导致这些资源的状态将由多个程序来改变，又由于存在程序执行的随机性，所以程序的运行失去封闭性。由于失去了封闭性，也将导致其失去可再现性。即虽然它们执行时的环境和初始条件相同，但得到的结果却可能各不相同。 习题二 1、试用加锁的方法解决飞机售票系统的问题。 例：民航售票系统，n个售票处 2、用机器指令（testAndset）解决飞机售票系统中任一进程的算法。 习题三 1、进程在做P、V操作时对自己和其他进程有何影响？ 进程在信号量上执行P操作后，若信号量的值为正，当前进程继续执行；若信号量的值为负，当前进程变为等待状态、放弃处理机，其它进程则有机会获得CPU。 进程在信号量上执行V操作后，不会对自己有任何影响，但当信号量的值不大于0时，需要唤醒在该信号量上所对应的等待队列中的进程。 2、设课程的前驱、后继关系如下，若每修一门课程看作进程Px（x∈1..6）试用P、V操作算法描述这种前驱与后继关系。 答： Semaphore：S1：=S2：=S3：=S4：=S5：=S6：=0； Begin Cobegin P1、P2、P3、P4、P5、P6 coend; end. P1（）P2（）P3（） Begin begin begin 修计算机导论；P（S1）；P（S2）； V（S1）；修高级语言程序设计修计算机组成原理； V（S2）；V（S3）V（S4）； End; End; End; P4（）P5（）P6（） Begin begin begin P（S3）；P（S4）；P（S5）； 修数据结构；修86汇编语言；P（S6）； V（S5）；V（S6）；修操作系统； End; End; End; 习题四 1、有三个进程R、W1、W2，进程R 从输入设备上读数据送缓冲区B，若是奇数由W1 进程从B 取数输出；若 实验一-进程调度实验 实验一进程调度实验 一、实验目的 用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解 二、实验类别 综合性实验。综合高级语言编程、进程调度模型、进程调度算法及数据结构等多方面的知识 三、实验示例 例题：设计一个有 N个进程共行的进程调度程序 进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输 入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU 时间加1来表示。 如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查。 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。 调度算法的流程图如下: 进程调度源程序如下： //jingchendiaodu.cpp #include "stdio.h" #include 第二章练习题 一、单项选择题 1．某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据，此时该进程的状态将（ C ）。 A. 从就绪变为运行；B．从运行变为就绪；C．从运行变为阻塞；D．从阻塞变为就绪2．进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构，一个进程（ D ）。 可以有多个进程控制块； 可以和其他进程共用一个进程控制块； 可以没有进程控制块； 只能有惟一的进程控制块。 3．临界区是指并发进程中访问共享变量的（D）段。 A、管理信息 B、信息存储 C、数据 D、程序 4.当 __ B __时，进程从执行状态转变为就绪状态。 A. 进程被调度程序选中 B. 时间片到 C. 等待某一事件 D. 等待的事件发生 5.信箱通信是一种（ B ）通信方式。 A. 直接通信 B. 高级通信 C. 低级通信 D. 信号量 6. 原语是（ B ）。 A、一条机器指令 B、若干条机器指令组成 C、一条特定指令 D、中途能打断的指令 7.进程和程序的一个本质区别是（A ）。A．前 者为动态的，后者为静态的；B．前者存储在 内存，后者存储在外存；C．前者在一个文件 中，后者在多个文件中；D．前者分时使用 CPU,后者独占 CPU。 8.任何两个并发进程之间存在着（ D）的关系。 A．各自完全独立B．拥有共享变量 C．必须互斥D．可能相互制约 9.进程从运行态变为等待态可能由于（B ）。 A．执行了 V 操作B．执行了 P 操作 C．时间片用完D．有高优先级进程就绪 10.用 PV 操作管理互斥使用的资源时，信号量的初值应定义为（ B）。 A．任意整数B．1C．0D． -1 11.现有 n 个具有相关临界区的并发进程，如果某进程调用 P 操作后变为等待状态，则调用 P 操作时信号量的值必定为（A）。 A．≤0B． 1C． n-1D．n 12. 用 PV 操作管理临界区时把信号量的初值定义为1，现已有一个进程在临界区，但有 n 个进程在等待进入临界区，这时信号量的值为（ C ）。 实验三进程调度蔡凤武 进程调度实验目的 1、理解有关进程控制块、进程队列的概念。 2、掌握进程优先权调度算法和时间片轮转调度算法的处理逻辑。 实验内容与基本要求 1、设计进程控制块PCB的结构，分别适用于优先权调度算法和时间片轮转调度算法。 2、建立进程就绪队列。 3、编制两种进程调度算法：优先权调度算法和时间片轮转调度算法。 实验报告内容一．优先权调度算法和时间片轮转调度算法原理。对于优先权调度算法，其关键是在于是采用静态优先权还是动态优先权，以及如何确定进程的优先权。静态优先权是在创建进程是确定的，并且规定它在进程的整个运行期间保持不变。动态优先权要配合抢占调度方式使用，它是指在创建进程时所赋予的优先权，可以随着进程的推进而发生改变，以便获得更好的调度性能。在就绪队列中等待调度的进程，可以随着等待时间的增加，其优先权也以某个速率增加。因此，对于优先权初值很低的进程，在等待足够时间后，其优先权也可能升为最高，从而获得调度，占用处理器并执行。对已时间片轮转调度算法，系统将所 有的就绪进程按进路就绪队列的先后次序排列。每次调度时把CPU 分配给队首进程，让其执行一个时间片，当时间片用完，由计时器发出时钟中断，调度程序则暂停改程序的执行，使其退出处理器，并将它送人就绪队的末尾，等待下一轮调度执行。然后，把cpu分配给就绪队列中新的队首进程，同时让它执行一个时间片。二．程序流程图。结束就绪队列为空吗三．程序及注释。 #include 操作系统作业(1-4)答案
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