操作系统总复习

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的控制权。实际上,进程调度完成一台物理的CPU转变成多台虚拟机(或逻辑)的CPU的工作,进程调度的实现策略往往决定了操作系统的类型,其算法优劣直接影响整个系统的性能。 5作业调度与进程调度之间有什么差别?二者间如何协调工作?

答:作业调度与进程调度之间的差别主要是:作业调度是宏观调度,它所选择的作业只是具有获得处理机的资格,但尚未占有处理机,不能立即在其上实际运行;而进程调度是微观调度,动态地把处理机实际地分配给所选择的进程,使之真正活动起来。另外,进程调度相当频繁,而作业调度执行的次数一般很少。

作业调度从外存的后背队列中选择一批作业调入内存,为它们创建进程,这些进程被送入就绪队列。进程调度从就绪队列中选出一个进程来,并把它的状态改为运行态,把cpu分配给它。当运行进程要等待某一事件时,就让出cpu,进入相应的阻塞队列,并进行进程调度。运行进程完成后,由作业调度进行善后处理工作。

综合题

1假定在单CPU条件下要执行的作业如下表所示。

表 作业列表

作 业 运 行 时 间 优 先 级 1 10 3 2 1 1 3 2 3 4 1 4 5 5 2

作业到来的时间是按作业编号顺序进行的(即后面作业依次比前一个作业迟到一个时间单位)。 ①用一个执行时间图描述使用非抢占式优先级算法时各自执行这些作业的情况: ②对于该算法,各个作业的周转时间是多少?平均周转时间是多少?

③对于该算法,各个作业的带权周转时间是多少?平均带权周转时间是多少? 解:⑴ 非抢占式优先级

J1 J4 J3 J5 J2

0 10 11 13 18 19 (3’) ⑵和⑶ 非抢占式优先级 (`7’=1’*7) JOB ts tr te T W J1 0 10 10 10 1 J2 1 1 19 18 18 J3 2 2 13 11 5.5 J4 3 1 11 8 8.0 J5 4 5 18 14 2.8 2.06

2在一个有两道作业的批处理系统中,作业调度采用短作业优先级调度算法,进程调度采用抢占式优先级调度算法。设作业序列如表4-9所示。 表4-9 作业列表

作业名 到达时间 预估计时间(分钟) 优先数 A 8:00 40 10 B 8:20 30 5 C 8:30 50 8 D 8:50 20 12

其中给出的作业优先数即为相应进程的优先数。其数值越小,优先级越高。要求: ①列出所有作业进入内存的时间及结束时间。 ②计算平均周转时间和平均带权周转时间。

T W

12.2

解:① 8:00 8:20 8:30 8:50 9:10 10:00 10:20 (4’)

② (`6’=1’*6) JOB ts tsr te T A 8:00 8:00 9:10 70 B 8:20 8:20 8:50 30 C 8:30 9:10 10:00 90 D 8:50 8:50 10:20 90

D C B A 2.2625

3有A、B、C、D、E,共5个待运行作业,各自估计的运行时间为9,6,3,5,x。试问采用哪种运行次序使得平均响应时间为最短?(答案依赖于x) 解答:

由于短作业优先调度算法可以使作业的平均周转时间最短,同样使作业的平均响应时间为最短。 (5’)

下面对x的取值进行讨论:(`5’=1’*5)

当09,作业的运行顺序应为C(3),D(5),B(6),A(9),E(x)

4有一个具有如下作业流的批处理处理系统,作业调度采用短作业优先,进程调度采用基于优先数的抢先式调度算法。下表给出的是作业序列和相应进程的优先数,优先数越小优先级越高。

作业名 到达时间 估计运行时间/min 优先数 1 8:00 40 4 2 8:20 30 2 3 8:30 50 3 4 8:50 20 5 (1) 列出所有作业进入内存时间及完成时间

(2) 计算作业的平均周转时间和平均带权周转时间 解答:

(1)作业进入内存时间与结束时间如下所示:(`4’=1’*4) 作业名 进入内存时间 结束时间 1 8:00 9:10 2 8:20 8:50 3 9:10 10:00

4 8:50 10:20 (2)各作业的周转时间为: (`4’=1’*4) 作业A:9:10 – 8:00 = 70 min 作业B:8:50 – 8:20 = 30 min 作业C:10:00 – 8:30 = 90 min

作业D:10:20 – 8:50 = 90 min

作业的平均周转时间为:(70+30+90+90)/4=70 min (1’)

T W

70

作业的平均带权周转时间为:(70/40+30/30+90/50+90/20)/4=2.26 min (1’)

第五章 存储管理 名词解释

1物理地址

内存中各存储单元的地址由统一的基地址顺序编址,这种地址称为物理地址。 2逻辑地址

用户程序经编译之后的每个目标模块都以0为基地址顺序编址,这种地址称为逻辑地址。 3逻辑地址空间

由程序中逻辑地址组成的地址范围叫做逻辑地址空间。 4物理地址空间

由内存中的一系列存储单元所限定的地址范围称作内存空间。 5重定位

把逻辑地址转变为内存物理地址的过程叫做重定位。 6静态重定位

在目标程序装入内存时所进行的重定位。 7动态重定位

在程序执行期间,每次访问内存之前进行的重定位。 8内部碎片

在一个分区内部出现的碎片(即被浪费的空间)称作内部碎片。如固定分区法会产生内部碎片。

9外部碎片

在所有分区之外新产生的碎片称作外部碎片,如在动态分区法实施过程中出现的越来越多的小空闲块,由于它们太小,无法装入一个小进程,因而被浪费掉。 10碎片

在分区法中,内存出现许多容量太小、无法被利用的小分区称作“碎片”。 11紧缩

移动某些已分区的内容,使所有作业的分区紧挨在一起,而把空闲区留在另一端,这种技术称为紧缩。

12可重定位地址

当含有它的程序被重定位时,将随之被调整的一种地址。 13固定分区法

内存中分区的个数固定不变,各个分区的大小也固定不变,但不同分区的大小可以不同,每个分区只可装入一道作业。 14动态分区法

各个分区是在相应作业要求进入内存时才建立的,使其大小恰好适应作业的大小。 15可再入代码

也称纯代码,是指那些在其执行过程本身不做任何修改的代码,通常由指令和常数组成。 16虚拟存储器

虚拟存储器是用户能作为可编程内存对待的虚拟存储空间,在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器的分离,它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。 17抖动

页面抖动是系统中频繁进行页面置换的现象。即如果一个进程没有一定数量的内存块,它很快就发生缺页。此时,它必须淘汰某页。由于所有这些页面都正在使用,所以刚被淘汰出去的页很快又被访问,因而要把它重新调入。可是调入不久又再被淘汰出去,这样再访问,再调入,如此反复,使得整个系统的页面替换非常频繁,以致大部分机器时间都用在来回进行的页面调度上,只有一小部分时间用于进程的实际运算方面。 18工作集

工作集是一个进程在某一小段时间内访问页面的集合。利用工作集模型可防止抖动,也可以进行页面置换。 19程序局部性原理

在相对短的一段时间内,进程集中在一组子程序或循环中之行,导致所有的存储器访问局限于进程地址空间的一个固定子集。这种现象就叫做程序局部性原理。 20快表

又叫“联想存储器”。在分页系统中,由于页表是存放在主存中的,因此cpu存取一个数据时要访问两次主存。这样使计算机的处理速度降低约一倍。为了提高地址变换速度,在地址变换机构中增设一个具有并行查找能力的高速缓冲存储器,用以存放当前访问的页表项。这样的高速缓冲存储器就是快表。 21交换

交换系统指系统根据需要把主存中暂时不运行的某个(或某些)作业部分或全部移到外存。而把外存中的某个(或某些)作业移到相应的主存区,并使其投入运行。 22换页

指系统根据某种策略选择某页出主存,将某页调入主存的过程。 23实存

实存是指计算机配置的物理存储器,它直接向cpu提供程序和数据。 24虚存

虚存是指系统向用户程序提供的编程空间,其大小由cpu的地址长度决定。

简答题

1解释固定分区法和动态分区法的基本原理。

答:固定分区法——内存中分区的个数固定不变,各个分区的大小也固定不变,但不同分区的大小可以不同。每个分区只可装入一道作业。

动态分区法——各个分区是在相应作业要进入内存时才建立的,使其大小恰好适应作业的大小。

2说明内部碎片和外部碎片的不同之处

答:内存中出现的其容量太小、无法被利用的小分区称作碎片 。内部碎片和外部碎片出现的位置不同 。内部碎片出现在一个分区的内部(即被浪费的空间),如固定分区法会产生内部碎片 。外部碎片出现在所有分区之外,是新增的小分区,如在动态分区法实施过程中会出现外部碎片 。

3动态重定位分区管理方式中如何实现虚-实地址映射?

答:作业装入内存时,是将该用户的程序和数据原封不动地装入到内存中 。当调度该进程在cpu上执行时,操作系统就自动将该进程在内存的起始地址装入基址寄存器,将进程的大小装入限长寄存器 。当执行指令时,如果地址合法,则将相对地址与基址寄存器中的地址相加,所得结果就是真正要访问的内存地址;如果地址越界,则发出相应中断,进行处理 。 4什么是虚拟存储器?它有哪些基本特征?

答:虚拟存储器是用户能作为可编址内存对待的虚拟存储空间,在这种计算机系统中实现了用户逻辑存储器与物理存储器的分离,它是操作系统给用户提供的一个比真实内存空间大得多的地址空间。

虚拟存储器的基本特征是:虚拟扩充——不是物理上,而是逻辑上扩充了内存容量;部分装入——每个作业不是全部一次性地装入内存,而是只装入一部分;离散分配——不必占用连续的内存空间,而是”见缝插针”;多次对换——所需的全部程序和数据要分成多次调入内存。

5引入虚拟存储器后,除了获得主存“扩充”的好处,还有什么好处?

答:引入虚存后,程序的地址空间都是虚地址的集合,只有在程序运行中通过硬件地址转换机构和操作系统的相应软件,才能将虚地址变换成主存的实地址,这将为主存的分配带来更大的灵活性。另外,虚、实地址分开,用户程序不能干扰实地址的生成,从而实现了存储器的保护 。

6什么是分页?什么是分段?二者有何主要区别?

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