【正文】 condition = 01 ) loop2 。loop2 : ( R1 ) → R3 。解：( l ）設計機器指令。 13 請你設計一種先進的計算機體系結構，它使用硬件而不是中斷來完成進程切換，則CPU 需要哪些信息？請描述用硬件完成進程切換的工作過程。12 (l）假定一個處理器正在執(zhí)行兩道作業(yè)，一道以計算為主，另一道以輸入輸出為主，你將怎樣賦予它們占有處理器的優(yōu)先級？為什么？(2）假定一個處理器正在執(zhí)行三道作業(yè)，一道以計算為主，第二道以輸入輸出為主，第三道為計算與輸入輸出均勻。ABCDE 10 6 2 48 20l64 l220 302261628 33 .6634 3. 5 作業(yè)平均周轉時間作業(yè)平均帶權周轉時間 T = ( 30 + 22 + 6 + 16 + 28 ) / 5 = W = ( 3 + + 3 +4 + ) / 5 = （1) FCFs （按A 、B 、C 、D 、E ) 。(對l）每個作業(yè)獲得相同的2 分鐘長的時間片；對2）到4）采用單道運行，直到結束。若采用時間片長度為Q 的時間片輪轉法，對下列各種情況算出CPU 利用率。 （2）計算每種情況下作業(yè)的平均周轉時間和平均帶權周轉時間。＋…＋Sn’為一個確定的數(shù)，而當S1 ’≤S2 ’≤…≤ S( n 1 ) ’≤Sn ’時才有：0*S1+1*S2+2*S3+…（n1）Sn的值最大，也就是說，此時T 值最小。 ，… ，Jn , 創(chuàng)門的運行時間滿足：S1≤S2 ≤……≤S (nl ) ≤ Sn ’。 若有一組作業(yè)J1 ，… ，Jn ，其執(zhí)行時間依次為S1 ，… , Sn 。在處理器不斷地在進程之間交替的情況下，重新計算進程優(yōu)先數(shù)的時間從何而來？答：許多操作系統(tǒng)重新計算進程的優(yōu)先數(shù)在時鐘中斷處理例程中進行，由于中斷是隨機碰到哪個進程，就插入哪個進程中運行處理程序，并把處理時間記在這個進程的賬上。3 并發(fā)進程之間有什么樣的相互制約關系？下列日常生活中的活動是屬哪種制約關系：(1）踢足球，(2）吃自助餐，(3）圖書館借書，(4）電視機生產(chǎn)流水線工序。 (5）置特殊寄存器：(6）改變存儲器映象圖；(7）啟動I/O指令。若時鐘中斷頻率為60HZ ，試問CPU用于時鐘中斷處理的時間比率為多少？答：因時鐘中斷頻率為60HZ ，所以，時鐘周期為：l / 60s = 50/3ms 。程序B 執(zhí)行了40 秒，其中CPU 用了15 秒。程序C 為310ms 。CPU 利用率為（14030 ) / 140 = % 7 若內(nèi)存中有3 道程序A 、B 、C ，優(yōu)先級從高到低為A 、B 和C ，它們單獨運行時的CPU 和I/O 占用時間為：如果三道程序同時并發(fā)執(zhí)行，調(diào)度開銷忽略不計，但優(yōu)先級高的程序可中斷優(yōu)先級低的程序，優(yōu)先級與I/O 設備無關。各程序的計算軌跡為：A ：計算（20 ）、I/O( 30 ）、計算（10 ) B ：計算（40 ）、I/O( 20 ）、計算（10 ) c ：計算（10 ）、I/O ( 30 ）、計算（20 ) 如果三道程序都使用相同設備進行I/O（即程序用串行方式使用設備，調(diào)度開銷忽略不計）。所以CPU利用率為( 9020 ) / 90 = ％。 試求：( l ）每個作業(yè)從投入到完成分別所需的時間． ( 2 ）每個作業(yè)投入到完成CPU 的利用率。設備I1 空閑時間段為：20ms 至40ms , 90ms 至100ms,故I1的利用率為 (11030)/l10 = 72 . 7 ％。（2 ）從投入到完成CPU 的利用率。忽略調(diào)度執(zhí)行時間，多道運行方式（非搶占式）: 非搶占式共用去180ms ，單道完成需要260ms ，節(jié)省80ms 。程序B 有等待時間段為180rns 至200ms 間（見圖中有色部分）3 設有三道程序，按A 、B 、C優(yōu)先次序運行，其內(nèi)部計算和UO操作時間由圖給出。程序A 的運行軌跡為：計算50ms 、打印100ms 、再計算50ms 、打印100ms ，結束。首頁入門學習程序員計算機考研計算機電子書下載硬件知識網(wǎng)絡知識專業(yè)課程答案下載視頻教程下載第一章作者：佚名 來源：網(wǎng)絡有一臺計算機，具有IMB 內(nèi)存，操作系統(tǒng)占用200KB ，每個用戶進程各占200KB 。程序B 的運行軌跡為：計算50ms 、輸入80ms 、再計算100ms ，結束。 試畫出按多道運行的時間關系圖（忽略調(diào)度執(zhí)行時間）。2 ）調(diào)度執(zhí)行時間1ms , 多道運行方式（搶占式）: 調(diào)度執(zhí)行時間ITns ，多道運行方式（非搶占式）: 4在單CPU 和兩臺 I/O( I1 , 12 ）設備的多道程序設計環(huán)境下，同時投入三個作業(yè)運行。（3 ）I2設備利用率。 設備I2 空閑時間段為：30ms 至50ms，故I2的利用率為(11020) / 110 = ％。 （3 ）I/0設備利用率。( 3 ）設備I1 空閑時間段為：20ms 至40ms ，故I1 的利用率為（9020 ) / 90 = 77 . 78 ％。試分別畫出單道和多道運行的時間關系圖。試畫出多道運行的時間關系圖，并問最早與最遲結束的程序是哪個？每道程序執(zhí)行到結束分別用了多少時間？計算三個程序全部運算結束時的CPU 利用率？答：畫出三個作業(yè)并發(fā)執(zhí)行的時間圖： ( l ）最早結束的程序為B ，最后結束的程序為C 。 ( 3 ) CPU 利用率為（310 120 ) / 310 = % 有兩個程序，A 程序按順序使用：( CPU)10 秒、（設備甲）5 秒、（CPU）5 秒、（設備乙）10 秒、（CPU）10 秒。兩個程序共用了80 秒，CPU 化 40 秒。在每個時鐘周期中，CPU 花2ms 執(zhí)行中斷任務。答：( 3 ) , ( 4 ) , ( 5 ) , ( 6 ) , ( 7 ) .2 假設有一種低級調(diào)度算法是讓“最近使用處理器較少的進程”運行，試解釋這種算法對“I/O 繁重”型作業(yè)有利，但并不是永遠不受理“處理器繁重”型作業(yè)。答：并發(fā)進程之間的基本相互制約關系有互斥和同步兩種。5 若后備作業(yè)隊列中等待運行的同時有三個作業(yè)J1 、JJ3 ，已知它們各自的運行時間為a 、b 、c，且滿足a b ＜c，試證明采用短作業(yè)優(yōu)先算法調(diào)度能獲得最小平均作業(yè)周轉時間。如果這些作業(yè)同時到試找出一種作業(yè)調(diào)度算法到達系統(tǒng)，并在一臺單CPU 處理器上按單道方式執(zhí)行。那么有：由于任何調(diào)度方式下，S139。所以，按短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法調(diào)度時，使得平均作業(yè)周轉時間最短。 ( 1 ）采用FCFS 算法調(diào)度作業(yè)，運作情況： ( 2 ）采用雙算法調(diào)度作業(yè)，若令時間片長＝l ，各作業(yè)執(zhí)行情況為：1 、2 、3 、4 、5 、l 、3 、5 、1 、5 、1 、5 、1 、5 、1 、l 、l 、1 、1 。9 有5 個待運行的作業(yè)，各自預計運行時間分別是：9 、6 、3 、5 和x ，采用哪種運行次序使得平均響應時間最短？答：按照最短作業(yè)優(yōu)先的算法可以使平均響應時間最短。）答：( l ) FCFS 調(diào)度算法 ( 2 ）優(yōu)先級調(diào)度算法( 3 ）時間片輪轉法按次序ABCDEBCDECDEDEE 輪轉執(zhí)行。 (2) 優(yōu)先級調(diào)度算法，(3）時間片輪轉法（每個作業(yè)獲得相同的2 分鐘長的時間片）。應該如何賦予它們占有處理器的優(yōu)先級使得系統(tǒng)效率較高？答：處理器調(diào)度算法會考慮以下因素：作業(yè)響應時間要求；讓CPU 盡量和外圍設備并行工作；限制一個計算進程長時間霸占處理器。 答：該計算機有一個專用硬件寄存器，它始終存放指向當前運行進程的PCB 的指針。設計一條如下的”測試、比較和交換”三地址指令，提供了一種硬件互斥解決方案： TCamp。 Add /decrease R3 。 共享變量C 的值保護到RI 中。 條件碼＝01 ，轉向循環(huán)loop2 ；否則離開臨界區(qū)。( 3 ）程序執(zhí)行說明。為此，本解決方案中，當一個進程l）準備改變C 值時，先把C 的值保護在Rl 中，然后，通過R3 來改變共享變量C 的值。此外，在進程進入臨界區(qū)之前，應等待直到C 為非。現(xiàn)有并發(fā)進程P1 和P2 均申請使用磁帶機，執(zhí)行臨界區(qū)程序。 S 執(zhí)行”測試、比較和交換，, TC amp。于是伍1 ) = 2 , 跟著（R3 卜2 。 r ( conditio 二01 ) loop2 。答： 可見HRRF 比FIFO 要好 16 若有如表所示四個作業(yè)進入系統(tǒng)，分別計算在FCFS 、S 開和HRR 衛(wèi)算法下的平均周轉時間與帶權平均周轉時間。因為在就緒隊列中的進程比在CPU 上運行的進程的優(yōu)先數(shù)提高得快，故進程切換時，先進入就緒隊列的進程優(yōu)先權就越高。（l ）分別給出6 個作業(yè)的執(zhí)行時間序列、即開始執(zhí)行時間、作業(yè)完成時間、作業(yè)周轉時間。 ( 2 ）但J4 到達時，因不滿足SJF ，故J4 不能被運行，J3 繼續(xù)執(zhí)行5 分鐘。 ( 5 ）因J5 最短，故它第二個完成。( 1 ）列出所有作業(yè)進入內(nèi)存時間及結束時間。( l ) 10 : 00 ，作業(yè)A 到達并投入運行。而由于作業(yè)A 的優(yōu)先級高于作業(yè)D ，故作業(yè)A 投入運行 ( 6 ) 11 : 10 ，作業(yè)A 運行結束，作業(yè)C 被調(diào)入內(nèi)存，具作業(yè)c 的優(yōu)先級高于作業(yè)D , 故作業(yè)C 投入運行。平均作業(yè)周轉時間為70 分鐘。 ( 3 ）周轉時間：作業(yè)1 為30 分鐘、作業(yè)2 為55 分鐘、作業(yè)3 為40 分鐘、作業(yè)4 為40 分鐘和作業(yè)5 為55 分鐘。8 : oo 作業(yè)1 到達，占有資源并調(diào)入主存運行。但作業(yè)2 仍不能執(zhí)行，因不能移動而沒有30KB 的空閑區(qū)，繼續(xù)等待。作業(yè)5 到達時間晚，只能等待。 2某多道程序設計系統(tǒng)采用可變分區(qū)內(nèi)存管理，供用戶使用的主存為200K ，磁帶機5 臺。說明：( 1 ) 8 : 30 作業(yè)A 到達并投入運行。( 4 ) 9 : 05 作業(yè)D 到達，磁帶機不夠，進后備作業(yè)隊列等待。作業(yè)C 仍因主存不夠而等在后備隊列。后備作業(yè)隊列還有C 、E 。( 7 ) 9 : 55 作業(yè)D 運行結束，作業(yè)C 投入運行。2 ．短作業(yè)優(yōu)先算法。 ( 3 ) 9 : 00 作業(yè)C 到達，主存和磁帶機均不夠，進后備作業(yè)隊列等待。作業(yè)C 仍因主存不夠而等在后備隊列。這時作業(yè)C 和E 資源均滿足，但按SJF 應把作業(yè)E 調(diào)入主存進就緒隊列等CPU 。作業(yè)平均周轉時間為58 分鐘。 2設計一個進程定時喚醒隊列和定時喚醒處理程序：( l ）說明一個等待喚醒進程入隊v 的過程。答：組織如下的定時喚醒隊列 。2一個實時系統(tǒng)有4 個周期性事件，周期分別為50 、100 、300 和250ms 。 sread : semaPhore : = k 。 mptr : integer : = O 。 process writer 。P ( sread ) 。 mptr:=(mptr+1) mod k。 V(sread)。Goto L1。 goto L2。 sPut1 : semaphore:=k。 put1 ：integer ：=O 。 cobegin process reader 。 L2 : P ( sgetl ) 。 x : = B [get2]。Put1:=(put1+1) mod k。 manage the message into x。 goto L3。End。當沒有進程進入互斥段時，信號量值為1 ；當有1 個進程進入互斥段但沒有進程等待進入互斥段時，信號量值為O ；當有1 個進程進入互斥段且有一個進程等待進入互斥段時，信號量值為1 ；最多可能有n 1 個進程等待進入互斥段，故此時信號量的值應為（n 1 ）也就是n+1 。 x:=1。 P(S1)。 V(S2)。 ⑤ y :=y+3 ；② x ：x+5 。⑦P(s2)。接著無論系統(tǒng)如何調(diào)度進程并發(fā)執(zhí)行，當執(zhí)行到語句⑦ 時，可以得到x = 10 , y = 4 。 這時z 的值只可能是y ＋1=5 ，故y =Z＋Y=5 + 4=9，而x = 10 。答：1 ）使用信號量和P 、v 操作：var name ：array [ l …100]of A 。} mutex , seatcount : semaphore 。 P （mutex ) 。 V(seatcount)。 DEFINE rcadere, readerleave 。 for i=1 to 100 do i++if name[i] ==null then name[i]:= readername。 seatcount。 name:＝null 。 leave the readroom。答1 ：實質(zhì)上是兩個進程的同步問題，設信號量s1 和s2 分別表示可揀白子和黑子，不失一般性，若令先揀白子。cobegin { process P1 begin repeat P( S1 ) 。 揀黑子V (S1 ) 。DEFINE pickupblack , pickupwhite 。 if flag then wait(sblack,IM ) 。 release ( IM ) 。flag :=false 。 end begin flag:=true 。other 。答：可以采用形如waituntil ＜條件表達式＞的同步原語。答：在汽車行駛過程中，司機活動與售票員活動之間的同步關系為：售票員關車門后，向司機發(fā)開車信號，司機接到開車信號后啟動車輛，在汽車正常行駛過程中售票員售票，到站時司機停車，售票員在車停后開門讓乘客上下車。S2 表示是否允許售票員開門（其初值為0 ）。 } coend driver ( ) begi