操作系统精髓与设计原理课后答案

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操作系统第五版--精髓与设计概要第7章课后习题答案2

7.1.如果使用动态分区方案，下图所示为在某个给定的时间点的内存配置：阴影部分为已经被分配的块；空白部分为空闲块。

接下来的三个内存需求分别为40MB，20MB和10MB。

分别使用如下几种放置算法，指出给这三个需求分配的块的起始地址。

a.首次适配b.最佳适配c.临近适配（假设最近添加的块位于内存的开始）d.最坏适配答：a.40M的块放入第2个洞中,起始地址是80M. 20M的块放入第一个洞中.起始地址是20M. 10M的块的起始地址是120M。

b.40M,20N,10M的起始地址分别为230M,20M和160M.c.40M,20M,10M的起始地址是80M,120160M.d.40M,20M,10M,的起始地址是80M,230M,360M.7.2.使用伙伴系统分配一个1MB的存储块。

a.利用类似于图7.6的图来说明按下列顺序请求和返回的结果：请求70；请求35；请求80；返回A；请求60；返回B；返回D；返回C。

b.给出返回B之后的二叉树表示。

答：a.b.7.3.考虑一个伙伴系统，在当前分配下的一个特定块地址为011011110000.a.如果块大小为4，它的伙伴的二进制地址为多少？b.如果块大小为16，它的伙伴的二进制地址为多少？答：a.011011110100b.0110111000007.4.令buddy k(x)为大小为2k、地址为x的块的伙伴的地址，写出buddy k(x)的通用表达式。

答：7.5.Fabonacci序列定义如下：F0=0,F1=1,F n+2=F n+1+F n,n≧0a.这个序列可以用于建立伙伴系统吗？b.该伙伴系统与本章介绍的二叉伙伴系统相比，有什么优点？答：a.是。

字区大小可以确定Fn = Fn-1 + Fn-2.。

b.这种策略能够比二叉伙伴系统提供更多不同大小的块，因而具有减少内部碎片的可能性。

但由于创建了许多没用的小块，会造成更多的外部碎片。

7.6.在程序执行期间，每次取指令后处理器把指令寄存器的内容（程序计数器）增加一个字，但如果遇到会导致在程序中其他地址继续执行的转跳或调用指令，处理器将修改这个寄存器的内容。

《操作系统精髓与设计原理·第六版》中文版答案课件

复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。

中断驱动I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令，并继续执行后续指令，直到后者完成，它将被I/O模块中断。

操作系统精髓与设计原理第八版习题答案精选全文

可编辑修改精选全文完整版操作系统精髓与设计原理第八版习题答案8.1简单分页与虚拟内存分页有何区别?进程运行时，简单分页的所有页必须都在内存中，除非使用了覆盖技术，虚存分页并非所有页都须在内存页框中，仅在需要时才读入页，把一页读入内存可能需要把另一页写出到磁盘。

8.2什么是抖动?当操作系统读取一块内存时，它必须把另一块换出。

如果一块正好在将要用到之前换出，操作系统就不得不很快地把它取回。

这类操作通常会导致一种称为系统抖动(thrashing)的情况。

这样会使处理器的大部分时间都用于交换块而非执行指令。

8.3为何在使用虚拟内存时，局部性原理至关重要?局部性原理描述了一个进程中程序和数据引用的集簇倾向。

因此，假设在很短的时间内仅需要进程的一部分块是合理的。

同时，还可以对将来可能会访问的块进行猜测，从而避免系统抖动。

局部性原理表明虚拟内存方案是可行的。

8.4哪些元素是页表项中能找到的典型元素?简单定义每个元素。

页号:虚拟地址的页号部分。

进程标志符:使用该页的进程。

页号和进程标志符共同标志-个特定进程的虚拟地址空间的一页。

控制位:该域包含一些标记，比如有效、访问和修改，以及保护和锁定信息。

链指针:若某项没有链项，则该域为空(或用一个单独的位来表示)。

否则，该域包含链中下一项的索引值(0~2^m-1之间的数字)。

8.5转换检测缓冲区的目的是什么?原则上，每次虚存访问都可能会引起两次物理内存访问：一次取相应的页表项，另一次取需要的数据。

因此，简单的虚拟内存方案会导致内存访问时间加倍。

为克服这个问题，大多数虚拟内存方案都为页表项使用了一个特殊的高速缓存，通常称为转换检测缓冲区(Tran slationLookaside Buffer,TLB)。

8.6简单定义两种可供选择的页面读取策略。

请求分页，只有当访问到某页中的一个单元时才将该页取入内存。

若内存管理的其他策略比较合适，将发生下述情况:当一个进程首次启动时，会在一段时间出现大量的缺页中断:取入越来越多的页后，局部性原理表明大多数将来访问的页都是最近读取的页。

《操作系统精髓与设计原理·第六版》中文版答案资料

复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

操作系统精髓与设计原理第五版中文答案全

•2.1 情况（a）和情况（b）具有相同的答案。

•假设处理器的操作不能重叠，但I/O操作可以。

•1job：时间周期=NT•处理器利用率=50%；•2jobs：时间周期=NT•处理器利用率=100%；•4jobs：时间周期=（2N-1)NT•处理器利用率=100%•2.2 I/O限制程序只用相对较少的处理时间，因此，受到短期调度算法的偏爱。

然而，如果一个处理器限制程序在一段很长的时间内被处理器时间拒绝，那同样的这个短期调度算法则会允许处理机去处理过去一段时间一直没有使用处理机的程序，所以，并不是永远不受理处理器限制程序所需的处理器时间。

•2.3 关于分时系统，我们所关注的是周转时间。

•首选的是时间片，因为它在一个很短的时间给•所有的程序一个访问权限去使用处理器。

在批•处理系统，我们所关注的是吞吐量和更少量的上•下文转换，对于进程来说获得了更多的处理时•间。

因此，最小化上下文转换的处理是有优势•的。

•2.4 应用程序运用系统调用去调用操作系统所•提供的功能。

关键的是，系统调用导致转换到•进入内核模式的系统程序。

操作系统第三章习题解答•3.1 系统和用户进程的创建和删除：在系统中进程对于信息共享，加速计算，模块性和便利性都能并发执行。

并发的执行需要进程的创建和删除机制。

进程所需要的资源在进程被创建时获得或者在其运行的时候分配。

当进程结束时，操作系统需要收回任何可重用资源。

•进程的挂起和恢复：在进程调度中，当进程在等待某些资源时，操作系统需要把进程状态改变成等待或者就绪状态。

当进程所要求的资源可用时，操作系统需要把它的状态变为运行状态恢复它的执行。

•进程同步机制：协调进程分享数据。

并发访问使用共享数据可能导致数据不一致性，操作系统不得不为其提供一种进程同步机制用来确保协作进程有序的实行，从而保证数据的一致性。

•进程通信机制：在操作系统下执行的进程要么是独立的进程要么是协作的进程。

协作进程必须使用某些方法来实现进程间的通信。

操作系统精髓与设计原理-第1章计算机系统概述

第一章计算机系统概述复习题：1.1、列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

答：主存储器，存储数据和程序；算术逻辑单元，能处理二进制数据；控制单元，解读存储器中的指令并且使他们得到执行；输入/输出设备，由控制单元管理。

1.2、定义处理器寄存器的两种主要类别。

答：用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3、一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？答：这些动作分为四类：处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理，处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4、什么是中断？答：中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5、多中断的处理方式是什么？答：处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6、内存层次的各个元素间的特征是什么？答：存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7、什么是高速缓冲存储器？答：高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8、列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

答：可编程I/O：当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关的指令时，它给相应的I/O模块发布命令（用以执行这个指令）；在进一步的动作之前，处理器处于繁忙的等待中，直到该操作已经完成。

《操作系统精髓与设计原理·第六版》中文版答案总结

复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

操作系统精髓与设计原理第五版习题与答案

第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

操作系统精髓与设计原理第五版课后题答案

操作系统精髓与设计原理第五版课后题答案C HAPTER 2O PERATING S YSTEMO VERVIEWReview Questions2.1 Convenience: An operating system makes a computer more convenientto use. Efficiency: An operating system allows the computer systemresources to be used in an efficient manner. Ability to evolve: Anoperating system should be constructed in such a way as to permit theeffective development, testing, and introduction of new systemfunctions without interfering with service.2.5 The execution context, or process state, is the internal data by which theoperating system is able to supervise and control the process. Thisinternal information is separated from the process, because theoperating system has information not permitted to the process. Thecontext includes all of the information that the operating system needsto manage the process and that the processor needs to execute theprocess properly. The context includes the contents of the variousprocessor registers, such as the program counter and data registers. Italso includes information of use to the operating system, such as thepriority of the process and whether the process is waiting for thecompletion of a particular I/O event.Problems2.1 The answers are the same for (a) and (b). Assume that althoughprocessor operations cannot overlap, I/O operations can.1 Job: TAT = NT Processor utilization = 50%2 Jobs: TAT = NT Processor utilization = 100%4 Jobs: TAT = (2N – 1)NT Processor utilization = 100% 2.4 A system call is used by an application program to invoke a functionprovided by the operating system. Typically, the system call results intransfer to a system program that runs in kernel mode.C HAPTER 3P ROCESS D ESCRIPTION ANDC ONTROLReview Questions3.5 Swapping involves moving part or all of a process from main memoryto disk. When none of the processes in main memory is in the Ready state, the operating system swaps one of the blocked processes out onto disk into a suspend queue, so that another process may be brought into main memory to execute.3.10 The user mode has restrictions on the instructions that can be executedand the memory areas that can be accessed. This is to protect theoperating system from damage or alteration. In kernel mode, theoperating system does not have these restrictions, so that it canperform its tasks.Problems3.1 •Creation and deletion of both user and system processes. Theprocesses in the system can execute concurrently for informationsharing, computation speedup, modularity, and convenience.Concurrent execution requires a mechanism for process creation and deletion. The required resources are given to the process when it iscreated, or allocated to it while it is running. When the processterminates, the OS needs to reclaim any reusable resources.•Suspension and resumpti on of processes. In process scheduling, theOS needs to change the process's state to waiting or ready state when it is waiting for some resources. When the required resources areavailable, OS needs to change its state to running state to resume itsexecution.•Provision of mechanism for process synchronization. Cooperatingprocesses may share data. Concurrent access to shared data mayresult in data inconsistency. OS has to provide mechanisms forprocesses synchronization to ensure the orderly execution ofcooperating processes, so that data consistency is maintained.•Provision of mechanism for process communication. The processesexecuting under the OS may be either independent processes orcooperating processes. Cooperating processes must have the meansto communicate with each other.•Provision of mechanisms for deadlock handling. In amultiprogramming environment, several processes may compete fora finite number of resources. If a deadlock occurs, all waitingprocesses will never change their waiting state to running state again, resources are wasted and jobs will never be completed.3.3Figure 9.3 shows the result for a single blocked queue. The figurereadily generalizes to multiple blocked queues.C HAPTER 4P ROCESS D ESCRIPTION ANDC ONTROLReview Questions4.2 Less state information is involved.4.5 Address space, file resources, execution privileges are examples.4.6 1. Thread switching does not require kernel mode privileges becauseall of the thread management data structures are within the useraddress space of a single process. Therefore, the process does notswitch to the kernel mode to do thread management. This saves theoverhead of two mode switches (user to kernel; kernel back to user). 2.Scheduling can be application specific. One application may benefit most from a simple round-robin scheduling algorithm, while another might benefit from a priority-based scheduling algorithm. Thescheduling algorithm can be tailored to the application withoutdisturbing the underlying OS scheduler. 3. ULTs can run on anyoperating system. No changes are required to the underlying kernel to support ULTs. The threads library is a set of application-level utilities shared by all applications.4.7 1. In a typical operating system, many system calls are blocking. Thus,when a ULT executes a system call, not only is that thread blocked, but also all of the threads within the process are blocked. 2. In a pure ULT strategy, a multithreaded application cannot take advantage ofmultiprocessing. A kernel assigns one process to only one processor ata time. Therefore, only a single thread within a process can execute at atime.Problems4.2Because, with ULTs, the thread structure of a process is not visible to theoperating system, which only schedules on the basis of processes.C HAPTER 5C ONCURRENCY:M UTUALE XCLUSION ANDS YNCHRONIZATIONReview Questions5.1 Communication among processes, sharing of and competing forresources, synchronization of the activities of multiple processes, and allocation of processor time to processes.5.9 A binary semaphore may only take on the values 0 and 1. A generalsemaphore may take on any integer value.Problems5.2 ABCDE; ABDCE; ABDEC; ADBCE; ADBEC; ADEBC;DEABC; DAEBC; DABEC; DABCE5.5Consider the case in which turn equals 0 and P(1) sets blocked[1] totrue and then finds blocked[0] set to false. P(0) will then setblocked[0] to true, find turn = 0, and enter its critical section. P(1) will then assign 1 to turn and will also enter its critical section.C HAPTER 6C ONCURRENCY:D EADLOCK ANDS TARVATIONReview Questions6.2 Mutual exclusion. Only one process may use a resource at a time. Holdand wait. A process may hold allocated resources while awaitingassignment of others. No preemption. No resource can be forciblyremoved from a process holding it.6.3 The above three conditions, plus: Circular wait. A closed chain ofprocesses exists, such that each process holds at least one resourceneeded by the next process in the chain.Problems6.4 a. 0 0 0 00 7 5 06 6 2 22 0 0 20 3 2 0b. to d. Running the banker's algorithm, we see processes can finishin the order p1, p4, p5, p2, p3.e. Change available to (2,0,0,0) and p3's row of "still needs" to (6,5,2,2).Now p1, p4, p5 can finish, but with available now (4,6,9,8) neitherp2 nor p3's "still needs" can be satisfied. So it is not safe to grantp3's request.6.5 1. W = (2 1 0 0)2. Mark P3; W = (2 1 0 0) + (0 1 2 0) = (2 2 2 0)3. Mark P2; W = (2 2 2 0) + (2 0 0 1) = (4 2 2 1)4. Mark P1; no deadlock detectedReview Questions7.1 Relocation, protection, sharing, logical organization, physicalorganization.7.7 A logical address is a reference to a memory location independent ofthe current assignment of data to memory; a translation must be made to a physical address before the memory access can be achieved. A relative address is a particular example of logical address, in which the address is expressed as a location relative to some known point, usually the beginning of the program. A physical address, or absolute address, is an actual location in main memory.Problems7.6 a. The 40 M block fits into the second hole, with a starting address of80M. The 20M block fits into the first hole, with a starting address of 20M. The 10M block is placed at location 120M.40M 40M 60M 40M 40M 40M 30Mb. The three starting addresses are 230M, 20M, and 160M, for the 40M, 20M, and 10M blocks, respectively. 40M 60M 60M 40M 40M 40M 30Mc. The three starting addresses are 80M, 120M, and 160M, for the 40M,20M, and 10M blocks, respectively. C HAPTER 7M EMORY M ANAGEMENT7.12 a. The number of bytes in the logical address space is (216 pages) (210bytes/page) = 226 bytes. Therefore, 26 bits are required for the logical address.b. A frame is the same size as a page, 210 bytes.c. The number of frames in main memory is (232 bytes of mainmemory)/(210 bytes/frame) = 222 frames. So 22 bits is needed tospecify the frame.d. There is one entry for each page in the logical address space.Therefore there are 216 entries.e. In addition to the valid/invalid bit, 22 bits are needed to specify theframe location in main memory, for a total of 23 bits.30M40M40M60M40M40M40Md. The three starting addresses are 80M, 230M, and 360M, for the 40M,20M, and 10M blocks, respectively.C HAPTER 8V IRTUAL M EMORYReview Questions8.1 Simple paging: all the pages of a process must be in main memory forprocess to run, unless overlays are used. Virtual memory paging: not all pages of a process need be in main memory frames for the process to run.; pages may be read in as needed8.2 A phenomenon in virtual memory schemes, in which the processorspends most of its time swapping pieces rather than executinginstructions.Problems8.1 a. Split binary address into virtual page number and offset; use VPNas index into page table; extract page frame number; concatenateoffset to get physical memory addressb. (i) 1052 = 1024 + 28 maps to VPN 1 in PFN 7, (7 ⨯ 1024+28 = 7196)(ii) 2221 = 2 ⨯ 1024 + 173 maps to VPN 2, page fault(iii) 5499 = 5 ⨯ 1024 + 379 maps to VPN 5 in PFN 0, (0 ⨯ 1024+379 =379)8.4 a. PFN 3 since loaded longest ago at time 20b. PFN 1 since referenced longest ago at time 160c. Clear R in PFN 3 (oldest loaded), clear R in PFN 2 (next oldestloaded), victim PFN is 0 since R=0d. Replace the page in PFN 3 since VPN 3 (in PFN 3) is used furthestin the futuree. There are 6 faults, indicated by **4 0 0 0 *2*4 2*1**3 2VPN of pages in memory in LRU order 32143243434242241241243122Review Questions9.1 Long-term scheduling: The decision to add to the pool of processes tobe executed. Medium-term scheduling: The decision to add to thenumber of processes that are partially or fully in main memory.Short-term scheduling: The decision as to which available process willbe executed by the processor9.3 Turnaround time is the total time that a request spends in the system(waiting time plus service time. Response time is the elapsed timebetween the submission of a request until the response begins toappear as output.Problems9.1 Each square represents one time unit; the number in the square refersto the currently-running process.FCFS A A A B B B B B C C D D D D D E E E E E RR, q = 1 A B A B C A B C B D B D E D E D E D E E RR, q = 4 A A A B B B B C C B D D D D E E E E D E SPN A A A C C B B B B B D D D D D E E E E E SRT A A A C C B B B B B D D D D D E E E E E HRRN A A A B B B B B C C D D D D D E E E E E Feedback, q = 1 A B A C B C A B B D B D E D E D E D E EFeedback, q = 2i A B A A C B B C B B D D E D D E E D E EC HAPTER 9U NIPROCESSORS CHEDULINGA B C D ET a0 1 3 9 12T s 3 5 2 5 5 FCFS T f 3 8 10 15 20T r 3.00 7.00 7.00 6.00 8.00 6.20T r/T s 1.00 1.40 3.50 1.20 1.60 1.74 RR qT f 6.00 11.00 8.00 18.00 20.00= 1T r 6.00 10.00 5.00 9.00 8.00 7.60T r/T s 2.00 2.00 2.50 1.80 1.60 1.98RR qT f 3.00 10.00 9.00 19.00 20.00= 4T r 3.00 9.00 6.00 10.00 8.00 7.20T r/T s 1.00 1.80 3.00 2.00 1.60 1.88 SPN T f 3.00 10.00 5.00 15.00 20.00T r 3.00 9.00 2.00 6.00 8.00 5.60T r/T s 1.00 1.80 1.00 1.20 1.60 1.32SRT T f 3.00 10.00 5.00 15.00 20.00T r 3.00 9.00 2.00 6.00 8.00 5.60T r/T s 1.00 1.80 1.00 1.20 1.60 1.32 HRRT f 3.00 8.00 10.00 15.00 20.00NT r 3.00 7.00 7.00 6.00 8.00 6.20T r/T s 1.00 1.40 3.50 1.20 1.60 1.74FB qT f7.00 11.00 6.00 18.00 20.00= 1T r7.00 10.00 3.00 9.00 8.00 7.40T r/T s 2.33 2.00 1.50 1.80 1.60 1.85 FB T f 4.00 10.00 8.00 18.00 20.00q = 2i T r 4.00 9.00 5.00 9.00 8.00 7.00 T r/T s 1.33 1.80 2.50 1.80 1.60 1.819.16 a. Sequence with which processes will get 1 min of processor time:1 2 3 4 5 Elapsed timeA A A A A A A A A A A A A A BBBBBBBBCCDDDDDEEEEEEEEEEE1015192327303336384042434445The turnaround time for each process:A = 45 min,B = 35 min,C = 13 min,D = 26 min,E = 42 minThe average turnaround time is = (45+35+13+26+42) / 5 = 32.2 min b.Priority Job Turnaround Time3 4 6 7 9 BEACD99 + 12 = 2121 + 15 = 3636 + 3 = 3939 + 6 = 45The average turnaround time is: (9+21+36+39+45) / 5 = 30 min c.Job Turnaround TimeA B C D E 1515 + 9 = 24 24 + 3 = 27 27 + 6 = 33 33 + 12 = 45The average turnaround time is: (15+24+27+33+45) / 5 = 28.8 min d.RunningTimeJob Turnaround Time6 9 12 15 DBEA3 + 6 = 99 + 9 = 1818 + 12 = 3030 + 15 = 45The average turnaround time is: (3+9+18+30+45) / 5 = 21 minC HAPTER 10M ULTIPROCESSOR AND R EAL-T IMES CHEDULINGReview Questions10.1 Fine: Parallelism inherent in a single instruction stream. Medium: Parallelprocessing or multitasking within a single application. Coarse:Multiprocessing of concurrent processes in a multiprogrammingenvironment. Very Coarse: Distributed processing across network nodes toform a single computing environment. Independent: Multiple unrelatedprocesses.10.4 A hard real-time task is one that must meet its deadline; otherwise it willcause undesirable damage or a fatal error to the system. A soft real-timetask has an associated deadline that is desirable but not mandatory; it stillmakes sense to schedule and complete the task even if it has passed itsdeadline.Problems10.1 For fixed priority, we do the case in which the priority is A, B, C. Eachsquare represents five time units; the letter in the square refers to thecurrently-running process. The first row is fixed priority; the secondrow is earliest deadline scheduling using completion deadlines.A AB B A AC C A A B B A A C C A AA AB B AC C A C A A B B A A C C C A AFor fixed priority scheduling, process C always misses its deadline.10.4normal executionexecution in critical sectionT 1T 2T 3s locked by T 3s unlockeds locked by T 1Once T 3 enters its critical section, it is assigned a priority higher than T1. When T3 leaves its critical section, it is preempted by T 1.C HAPTER 11I/O M ANAGEMENT AND D ISK S CHEDULING Review Questions11.1 Programmed I/O: The processor issues an I/O command, on behalf of aprocess, to an I/O module; that process then busy-waits for theoperation to be completed before proceeding. Interrupt-driven I/O:The processor issues an I/O command on behalf of a process,continues to execute subsequent instructions, and is interrupted by the I/O module when the latter has completed its work. The subsequent instructions may be in the same process, if it is not necessary for that process to wait for the completion of the I/O. Otherwise, the process is suspended pending the interrupt and other work is performed. Direct memory access (DMA): A DMA module controls the exchange of data between main memory and an I/O module. The processor sends arequest for the transfer of a block of data to the DMA module and is interrupted only after the entire block has been transferred.11.5 Seek time, rotational delay, access time.Problems11.1 If the calculation time exactly equals the I/O time (which is the mostfavorable situation), both the processor and the peripheral devicerunning simultaneously will take half as long as if they ran separately.Formally, let C be the calculation time for the entire program and let T be the total I/O time required. Then the best possible running timewith buffering is max(C, T), while the running time without buffering is C + T; and of course ((C + T)/2) ≤ max(C, T) ≤ (C + T). Source:[KNUT97].11.3 Disk head is initially moving in the direction of decreasing tracknumber:FIFO SSTF SCAN C-SCANNext track accessed Numberof trackstraversedNexttrackaccessedNumberof trackstraversedNexttrackaccessedNumberof trackstraversedNexttrackaccessedNumberof trackstraversed27 73 110 10 64 36 64 36129 102 120 10 41 23 41 23 110 19 129 9 27 14 27 14 186 76 147 18 10 17 10 17 147 39 186 39 110 100 186 17641 106 64 122 120 10 147 3910 31 41 23 129 9 129 1864 54 27 14 147 18 120 9120 56 10 17 186 39 110 10 Average 61.8 Average 29.1 Average 29.6 Average 38If the disk head is initially moving in the direction of increasing tracknumber, only the SCAN and C-SCAN results change:SCAN C-SCANNext track accessed Numberof trackstraversedNexttrackaccessedNumberof trackstraversed110 10 110 10120 10 120 10129 9 129 9147 18 147 18186 39 186 3964 122 10 17641 23 27 1727 14 41 1410 17 64 23 Average 29.1 Average 35.1Review Questions12.1 A field is the basic element of data containing a single value. A recordis a collection of related fields that can be treated as a unit by some application program.12.5 Pile: Data are collected in the order in which they arrive. Each recordconsists of one burst of data. Sequential file: A fixed format is used for records. All records are of the same length, consisting of the same number of fixed-length fields in a particular order. Because the length and position of each field is known, only the values of fields need to be stored; the field name and length for each field are attributes of the file structure. Indexed sequential file: The indexed sequential file maintains the key characteristic of the sequential file: records are organized in sequence based on a key field. Two features are added; an index to the file to support random access, and an overflow file. The index provides a lookup capability to reach quickly the vicinity of a desired record. The overflow file is similar to the log file used with a sequential file, but is integrated so that records in the overflow file are located by following a pointer from their predecessor record. Indexed file: Records are accessed only through their indexes. The result is that there is now no restriction on the placement of records as long as a pointer in at least one index refers to that record. Furthermore,variable-length records can be employed. Direct, or hashed, file: The direct file makes use of hashing on the key value.Problems12.1 Fixed blocking: F = largest integer B RWhen records of variable length are packed into blocks, data formarking the record boundaries within the block has to be added to separate the records. When spanned records bridge block boundaries, some reference to the successor block is also needed. One possibility is a length indicator preceding each record. Another possibility is a special separator marker between records. In any case, we can assume that each record requires a marker, and we assume that the size of a marker is about equal to the size of a block pointer [WEID87]. For spanned blocking, a block pointer of size P to its successor block may C HAPTER 12F ILE M ANAGEMENTbe included in each block, so that the pieces of a spanned record can easily be retrieved. Then we haveVariable-length spanned blocking: F=B-P R+PWith unspanned variable-length blocking, an average of R/2 will be wasted because of the fitting problem, but no successor pointer is required:Variable-length unspanned blocking: F=B-R2 R+P12.3 a. Indexedb. Indexed sequentialc. Hashed or indexed。

操作系统——精髓与设计原理(第五章答案)

hut(); • signal(returnreindeer)//释放驯鹿返回互斥信号量} • } • Kids i:{making toys; • wait(needhelp);//获得需要帮助信号量 • Kidscount++; • if elvescount==3 • signal(wakesanta);//释放唤醒圣诞 //老人信号量 • else signal(needhelp);//释放需要帮助互 //斥信号量 • }
• 5.9 • 错误情形：假设有2个进程都调用Wait且s的初值为0。在第一个进程执行完 SignalB(mutex)且尚未执行WaitB(delay)时，第二个进程开始调用Wait，也停在同一点（即SignalB(mutex)和WaitB(delay)之间）。这时，s的值为-2，而mutex是打开的。假如有另外2个进程在这时相继调用了Signal，那么他们每个都会做SignalB(delay)操作，但程序中后一个SignalB将没有意义。
总述： • 当一个进程希望进入其临界区，它将得到一张票，票的号码将是所有等待进入临界区或已在临界区的进程所得到票的号码中最大者加1。拥有最小票号的进程将率先进入临界区。如果有多个进程得到的票具有相同的号码，则进程号更小的进程将更占优势。当一个进程离开其临界区，它将重置其中票号为0。
• b.解释此算法如何避免死锁 • 死锁时的情形：每个人都拿到了顺序号，但都拿不到面包。 • 在本算法中即使顺序号相同，但数组下标是不同的。所以进程总可推进不会发生死锁。 • c.解释此算法如何加强互斥； • (1)对临界资源面包是按照顺序号互斥的使用 • (2)对number数组的操作通过写操作前置true 保证其它进程此时不能对其读，从而保证读写互斥。

《操作系统精髓与设计原理·第六版》中文版答案

进程概念中体现出的两个独立且无关的特点是什么？资源所有权和调度/执行。 4.4 给出在单用户多处理系统中使用线程的四个例子。前台和后台操作，异步处理，加速执行和模块化程序结构。 4.5 哪些资源通常被一个进程中的所有线程共享？例如地址空间，文件资源，执行特权等。 4.6 列出用户级线程优于内核级线程的三个优点。 1.由于所有线程管理数据结构都在一个进程的用户地址空间中，线程切换不需要内核模式的特权，因此，进程不需要为了线程管理而切换到内核模式，这节省了在两种模式间进行切换（从用户模式到内核模式；从内核模式返回用户模式）的开销。 2.调用可以是应用程序专用的。一个应用程序可能倾向于简单的轮询调度算法，而另一个应用程序可能倾向于基于优先级的调度算法。调度算法可以去适应应用程序，而不会扰乱底层的操作系统调度器。 3.用户级线程可以在任何操作系统中运行，不需要对底层内核进行修改以支持用户级线程。线程库是一组供所有应用程序共享的应用级软件包。 4.7 列出用户级线程相对于内核级线程的两个缺点。 1.在典型的操作系统中，许多系统调用都会引起阻塞。因此，当用户级线程执行一个系统调用时，不仅这个线程会被阻塞，进程中的所有线程都会被阻塞。 2.在纯粹的用户级进程策略中，一个多线程应用程序不能利用多处理技术。内核一次只把一个进程分配给一个处理器，因此一次进程中只能有一个线程可以执行。 4.8 定义 jacketing。 Jacketing 通过调用一个应用级的 I/O 例程来检查 I/O 设备的状态，从而将一个产生阻塞的系统调用转化为一个不产生阻塞的系统调用。 4.9 简单定义图 4.8 中列出的各种结构。 SIMD：一个机器指令控制许多处理部件步伐一致地同时执行。每个处理部件都有一个相关的数据存储空间，因此，每条指令由不同的处理器在不同的数据集合上执行。 MIMD：一组处理器同时在不同的数据集上执行不同的指令序列。主/从：操作系统内核总是在某个特定的处理器上运行，其他处理器只用于执行用户程序，还可能执行一些操作系统实用程序。 SMP：内核可以在任何处理器上执行，并且通常是每个处理器从可用的进程或线程池中进行各自的调度工作。集群：每个处理器都有一个专用存储器，而且每个处理部件都是一个独立的计算机。 4.10 列出 SMP 操作系统的主要设计问题。同时的并发进程或线程，调度，同步，存储器管理，可靠性和容错。 4.11 给出在典型的单体结构操作系统中可以找到且可能是微内核操作系统外部子系统中的服务和功能。设备驱动程序，文件系统，虚存管理程序，窗口系统和安全服务。 4.12 列出并简单解释微内核设计相对于整体式设计的七个优点。一致接口：进程不需要区分是内核级服务还是用户级服务，因为所有服务都是通过消息传递提供的。可扩展性：允许增加新的服务以及在同一个功能区域中提供多个服务。灵活性：不仅可以在操作系统中增加新功能，还可以删减现有的功能，以产生一个更小、更有效的实现。可移植性：所有或者至少大部分处理器专用代码都在微内核中。因此，当把系统移植到一个处理器上时只需要很少的变化，而且易于进行逻辑上的归类。可靠性：小的微内核可以被严格地测试，它使用少量的应用程序编程接口（API），这就为内核外部的操作系统服务产生高质量的代码提供了机会。分布式系统支持：微内核通信中消息的方向性决定了它对分布式系统的支持。面向对象操作系统环境：在微内核设计和操作系统模块化扩展的开发中都可以借助面向对象方法的原理。

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复习题答案第1章计算机系统概述1、1 列出并简要地定义计算机得四个主要组成部分。

主存储器,存储数据与程序;算术逻辑单元,能处理二进制数据;控制单元,解读存储器中得指令并且使她们得到执行;输入/输出设备,由控制单元管理。

1、2 定义处理器寄存器得两种主要类别。

用户可见寄存器:优先使用这些寄存器,可以使机器语言或者汇编语言得程序员减少对主存储器得访问次数。

对高级语言而言,由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言,如C语言,允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制与状态寄存器:用以控制处理器得操作,且主要被具有特权得操作系统例程使用,以控制程序得执行。

1、3 一般而言,一条机器指令能指定得四种不同操作就是什么？处理器－寄存器:数据可以从处理器传送到存储器,或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O:通过处理器与I/O模块间得数据传送,数据可以输出到外部设备,或者从外部设备输入数据。

数据处理:处理器可以执行很多关于数据得算术操作或逻辑操作。

控制:某些指令可以改变执行顺序。

1、4 什么就是中断？中断:其她模块(I/O,存储器)中断处理器正常处理过程得机制。

1、5 多中断得处理方式就是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法就是当正在处理一个中断时,禁止再发生中断。

第二种方法就是定义中断优先级,允许高优先级得中断打断低优先级得中断处理器得运行。

1、6 内存层次得各个元素间得特征就是什么？存储器得三个重要特性就是:价格,容量与访问时间。

1、7 什么就是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器就是比主存小而快得存储器,用以协调主存跟处理器,作为最近储存地址得缓冲区。

1、8 列出并简要地定义I/O操作得三种技术。

可编程I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关得指令时,它给相应得I/O模块发布命令(用以执行这个指令);在进一步得动作之前,处理器处于繁忙得等待中,直到该操作已经完成。

中断驱动I/O:当处理器正在执行程序并遇到与I/O相关得指令时,它给相应得I/O模块发布命令,并继续执行后续指令,直到后者完成,它将被I/O模块中断。

操作系统精髓与设计原理（第5版）课后习题答案

操作系统精髓与设计原理（第5版）课后习题答案第1章计算机系统概述1.1、图1.3中的理想机器还有两条I/O指令：0011 = 从I/O中载入AC0111 = 把AC保存到I/O中在这种情况下，12位地址标识一个特殊的外部设备。

请给出以下程序的执行过程（按照图1.4的格式）：1.从设备5中载入AC。

2.加上存储器单元940的内容。

3.把AC保存到设备6中。

假设从设备5中取到的下一个值为3940单元中的值为2。

答案：存储器（16进制内容）：300：3005；301：5940；302：7006步骤1：3005－>IR；步骤2：3－>AC步骤3：5940－>IR；步骤4：3＋2＝5－>AC步骤5：7006－>IR：步骤6：AC－>设备61.2、本章中用6步来描述图1.4中的程序执行情况，请使用MAR 和MBR扩充这个描述。

答案：1. a. PC中包含第一条指令的地址300，该指令的内容被送入MAR中。

b. 地址为300的指令的内容（值为十六进制数1940）被送入MBR，并且PC增1。

这两个步骤是并行完成的。

c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。

2. a. 指令寄存器IR中的地址部分（940）被送入MAR中。

b. 地址940中的值被送入MBR中。

c. MBR中的值被送入AC中。

3. a. PC中的值（301）被送入MAR中。

b. 地址为301的指令的内容（值为十六进制数5941）被送入MBR，并且PC增1。

c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。

4. a. 指令寄存器IR中的地址部分（941）被送入MAR中。

b. 地址941中的值被送入MBR中。

c. AC中以前的内容和地址为941的存储单元中的内容相加，结果保存到AC中。

5. a. PC中的值（302）被送入MAR中。

b. 地址为302的指令的内容（值为十六进制数2941）被送入MBR，并且PC增1。

c. MBR中的值被送入指令寄存器IR中。

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复习题答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

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复习题答案第1章计算机系统概述列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

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操作系统精髓与设计原理课后答案第1章计算机系统概述1.1 列出并简要地定义计算机的四个主要组成部分。

1.2 定义处理器寄存器的两种主要类别。

用户可见寄存器：优先使用这些寄存器，可以使机器语言或者汇编语言的程序员减少对主存储器的访问次数。

对高级语言而言，由优化编译器负责决定把哪些变量应该分配给主存储器。

一些高级语言，如C语言，允许程序言建议编译器把哪些变量保存在寄存器中。

控制和状态寄存器：用以控制处理器的操作，且主要被具有特权的操作系统例程使用，以控制程序的执行。

1.3 一般而言，一条机器指令能指定的四种不同操作是什么？处理器－寄存器：数据可以从处理器传送到存储器，或者从存储器传送到处理器。

处理器－I/O：通过处理器和I/O模块间的数据传送，数据可以输出到外部设备，或者从外部设备输入数据。

数据处理：处理器可以执行很多关于数据的算术操作或逻辑操作。

控制：某些指令可以改变执行顺序。

1.4 什么是中断？中断：其他模块（I/O，存储器）中断处理器正常处理过程的机制。

1.5 多中断的处理方式是什么？处理多中断有两种方法。

第一种方法是当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第二种方法是定义中断优先级，允许高优先级的中断打断低优先级的中断处理器的运行。

1.6 内存层次的各个元素间的特征是什么？存储器的三个重要特性是：价格，容量和访问时间。

1.7 什么是高速缓冲存储器？高速缓冲存储器是比主存小而快的存储器，用以协调主存跟处理器，作为最近储存地址的缓冲区。

1.8 列出并简要地定义I/O操作的三种技术。

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操作系统第五版--精髓与设计概要第7章课后习题答案2

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操作系统精髓与设计原理-第1章 计算机系统概述

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