操作系统 第四章 课后题答案

第四章
1.为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各类用户的需要（来自百度）：
答案一：
多级反馈队列调度算法能较好地满足各种类型用户的需要。

对终端型作业用户而言，由于他们所提交的大多属于交互型作业，作业通常比较短小，系统只要能使这些作业在第1级队列所规定的时间片内完成，便可使终端型作业用户感到满意；对于短批处理作业用户而言，他们的作业开始时像终端型作业一样，如果仅在第1级队列中执行一个时间片即可完成，便可以获得与终端型作业一样的响应时间，对于稍长的作业，通常也只需要在第2级队列和第3级队列中各执行一个时间片即可完成，其周转时间仍然较短；对于长批处理作业用户而言，它们的长作业将依次在第1，2，…，直到第n级队列中运行，然后再按时间片轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。

答案二：（惠州学院操作系统课后题）与答案一基本相似，可看做精简版。

答：（1）终端型作业用户提交的作业大多属于较小的交互型作业，系统只要使这些作业在第一队列规定的时间片内完成，终端作业用户就会感到满足。

（2）短批处理作业用户，开始时像终端型作业一样，如果在第一队列中执行一个时间片段即可完成，便可获得与终端作业一样的响应时间。

对于稍长作业，通常只需在第二和第三队列各执行一时间片即可完成，其周转时间仍然较短。

（3）长批处理作业，它将依次在第1 ，2 ，…，n个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。

所以，多级反馈队列调度算法能满足多用户需求。

2.
分别对以上两个进程集合，计算使用先来先服务（FCFS）、时间片轮转法（时间片q=1）、短进程优先（SPN）、最短剩余时间优先（SRT，时间片q=1）、响应比高者优先（HRRN）及多级反馈队列（MFQ,第1个队列的时间片为1，第i(i<1)个队列的时间片q=2（i-1））算法进行CPU调度，请给出各进程的完成时间、周转时间、带权周转时间，及所有进程的平均周转时间和平均带权周转时间。

3．考虑系统中出现的情况：
（1）计算每个进程还可能需要的资源，并填入表的“仍然需要”栏目中。

（2）系统当前是否处于安全状态？为什么？
（3）系统当前是否死锁？为什么？
（4）如果进程P 3又有新的请求（0，2，0，0），系统是否可以安全地接受此请求？
解答：（1）
（2）系统出于安全状态，存在安全序列<P1,P4,P5,P2,P3>
（3）不会发生死锁，因为存在安全序列，进程按此顺序执行可保证不死锁。

（4）不可以接受新的请求，因为系统可用资源不足。

（R2只有1个，而新请求P3需要2个）
4．考虑有一个共有150个存储单元的系统，已经如下分配给三个进程：
试确定下面新的请求是否安全。

如果安全，请给出安全序列。

（1）第4个进程到达，它最多需要60个存储单元，最初需要25个单元。

（2）第4个进程到达，它最多需要60个存储单元，最初需要35个单元。

解答：
（1）
5．有3个进程共享4个资源，一次只能请求或释放一个资源，每个进程最大需要2个资源，试说明系统不会发生死锁。

解答：
根据抽屉原理，3个进程分4个资源，总有1个进程得到2个资源，该进程将满足最大需求而运行完毕，它释放资源后，系统中剩余2个进程享用4个资源，这2个进程也将满足最大需求，所以系统不会发生死锁。

6．N 个进程共享M 个资源，一次只能请求或释放一个资源，每个进程最大需要资源数不超过M ，并且所有进程最大需求的总和小于（M+N），试说明系统不会发生死锁。

解答：方法一：
根据抽屉原理，3个进程分4个资源，总有1个进程得到2个资源，该进程将满足最大需求而运行完毕，它释放资源后，系统中剩余2个进程享用4个资源，这2个进程也将满足最大需求，所以系统不会发生死锁。

反证法：
设该系统发生死锁，即设k 个线程用尽了M 个资源，但都没达到其最大需求。

已经
满足了需求的进程数为N –K.
Xi 为线程i 所占用的资源数，Yi 为线程i 还需要的资源数。

Yi > =1 , 形成死锁。

X1 + X2 + X3 + X4 + ……+ Xk = M
（X1 + X2 + ……+ Xk）+ （Y1 + Y2 + ……+ Yk）< M + N –(N –k)
Y1 + Y2 + ……+ Yk < k
若Yi > = 1 , Y1 + Y2 + ……+ Yk >= k, 矛盾，即该系统不可能发生死锁。

方法二：
（1）进程P1，P2，P3按顺序分别申请一个资源，这时系统中还剩一个资源。

然后P1得到剩下的那一个资源，运行完毕再释放掉一个资源，这时系统中还是有一个剩余的资源，接下来进程P2得到一个资源，运行完毕后释放掉一个资源，最后P3得到P2释放的一个资源得以运行。

安全序列<P1，P2，P3>，所以系统不会发生死锁。

（2）进程Pi, 所需的资源数为Si 。

由题知M ≧1，Si ≦M
在N 个进程中每次让所需资源最小的进程Pmin(i)运行（每次申请一个资源），它所需的资源数为Smin(i)，运行完后释放一个资源，此时系统中剩余的资源为M-Smin(i)+1个。

Smin(i+1)为系统中进程所需的第二小的资源数。

只要满足公式M-Smin(i)+1≧Smin(i+1)系统就不会发生死锁
要使M-Smin(i)+1≧Smin(i+1)
只需M+1≧Smin(i+1)+ Smin(i)
只需M+1≧2Smin(i) （放缩Smin(i+1)>Smin(i)）
只需Smin(i)≦(M+1)/2
因为M ≧1 所以2M≧M+1 即M≧(M+1)/2 所以Smin(i)≦(M+1)/2成立
所以系统不会发生死锁
（资料素材和资料部分来自网络，供参考。

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