操作系统第三章作业讲解

操作系统第三章作业讲解第三章作业讲解1、有5个作业进入就绪队列等待运行，预计它们的运行时间分别为9、6、3、5与X，它们以什么样的调度顺序运行时会取得最小的响应时间？（答案与X值有关）答：短作业优先调度算法是使响应时间最小的调度算法：0 < X ≤ 3时，调度顺序为： X、3、5、6、93 < X ≤ 5时，调度顺序为： 3、X、5、6、95 < X ≤ 6时，调度顺序为： 3、5、X、6、96 < X ≤ 9时，调度顺序为： 3、5、6、X、9X > 9时，调度顺序为：3、5、6、9、X2、假设一个系统中有4个进程，它们的到达时间和服务时间如表所示，忽略I/O以及其他开销时间，若分别按先来先服务（FCFS）、非抢占及抢占的短进程优先（SPF）、高响应比优先（HRRN）、时间片轮转（RR，时间片=1）、多级反馈队列调度算法（FB，第i级队列的时间片=2i-1）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、平均周转时间和平均带权周转时间。

进程到达时间服务时间A 0 5B 1 2C 3 9D 6 7算法时间进程平均时间A B C DFCFS 完成时间周转时间带权周转时间55176316131.4423172.4310.251.97SPF（非抢占）完成时间周转时间带权周转时间5517632322.221481.149.751.835SPF（抢占）完成时间周转时间带权周转时间771.43212322.221481.149.251.435HRRN 完成时间周转时间带权周转时间55176316131.4423172.4310.251.97RR（q=1）完成时间周转时间带权周转时间12122.4431.52322.2222162.2912.752.1FB（q=2i-1）完成时间周转时间带权周转时间13132.6652.52322.2221152.1413.252.3653、若有4个周期性任务，任务A 要求每30ms 执行一次，执行时间为15ms ；任务B 要求每50ms 执行一次，执行时间为5ms ；任务C 要求每50ms 执行一次，执行时间为15ms ；任务D 要求每100ms 执行一次，执行时间为10ms ，应如何按最低松弛度优先算法对它们进行CPU 调试？ （要求画出0-150ms 时段的调度时序图，并列出每次切换时每个任务的松弛度）答：对于上面的4个周期性任务，利用最低松弛度优先算法进行调度的情况如图所示：到达必须完松弛95 0 65 125 15 30 50 35 80 90 110 A1=15 B1=45 C1=35 B1=30 C1=20 D1=A2=15 B1=15 D1=B3=35 C3=25 D2=D1=10 B2=15 A3=10 B2=30 D1=A4=10 B2=45 C2=35 D1=A2=10 D1=50 A4=15 B2=5 A 1 A 2 A 3 A 4 B2,C 2 D1 B1,C 1 A 2 A 3 A 4 A 5 B2,C2 B3,C 3 D2 A1,B 1 C1,D A5,B3 C3 A6,B4 C4 A5=10 B3=20D 2=6140 B3=5D2=60145 D2=554、3个进程共享4个同类型的资源，每个进程最大需要2个资源，请问该系统是否会因为竞争该资源而死锁？ 答：该系统不会因为竞争该类资源而死锁。

因为，必有一个进程可获得2个资源故能顺利完成，并释放出其所占用的2个资源给其他进程使用，使它们也顺利完成。

5、不安全状态是否必然导致系统进入死锁状态？举例说明。

答：不安全状态不一定导致进入死锁状态。

因为，安全性检查中使用的向量Max 是进程执行前提供的，而在实际运行过程中，一进程需要的最大资源量可能小于Max ，如一进程对应的程序中有一段进行错误处理的代码，其中需要n 个A 种资源，若该进程在运行过程中没有碰到相应的错误，而不需要调用该段错误处理代码，则它实际上将完全不会请求这n 个A 种资源。

6、在银行家算法中，若出现下面的资源分配情况： Proce Allocatio Need Availab 任务A1 0 65 95 15 30 35 50 80 90 C1 D1 A2 A3 B1 B2 C2 C3 A4 A5 140 125 110 B3 145 155D2ss n leP0 0 0 32 0 0 121 5 22P1 1 0 00 1 6 5P2 1 3 54 2 3 56P3 0 1 32 0 5 52P4 0 0 14 0 6 58试问：1）该状态是否安全（要求列出安全性算法检查表）？2）若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它（要求根据分配算法列出检查过程）？3）如果系统立即满足P2的上述请求，请问，系统是否立即进入死锁状态，请说明原因？答：1）利用安全性算法对上面的状态进行分析，找到了一个安全序列{P0、P3、P1、P2、P4}，故系统是安全的。

资源情况进程WorkA BC DNeedA BC DAllocationA BWork+AllocationA B CFinishC D DP0 P3 P1 P2 P4 1 5 221 5 541 6 862 6 863 913 100 0 120 5 521 6 52 3 560 6 580 0 320 1 321 0 01 3 540 0 141 5 541 6 862 6 863 9 13103 9 1414TrueTrueTrueTrueTrue2）P2发出请求向量Request(1,2,2,2)后，系统按银行家算法进行检查：①Request2(1,2,2,2)<=Need2(2,3,5,6)②Request2(1,2,2,2)<=Available(1,5,2,2)③系统先假定可为P2分配资源，并修改Available，Allocation2和Need2向量：Available=（0，3，0，0）Allocation2=(2,5,7,6)Need2=（1，1，3，4）④进行安全性检查：此时对所有的进程，条件Needi<=Available(0,3,0,0)都不成立，即Available不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态。

此时当进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统不能将资源分配给它。

3）系统立即满足进程P2的请求（1，2，2，2）后，并没有马上进入死锁状态。

因为，此时上述进程并没有申请新的资源，并因得不到资源而进入阻塞状态。

只有当上述进程提出新的请求，并导致所有没有执行完的多个进程因得不到资源而阻塞时，系统才进入死锁状态。

7、进程资源的使用情况和可用情况如表所示，请画出资源分配图，并对资源图进行简化，这种情况下系统会发生死锁吗？进程当前分配数待分配的请求可用资源R1R2R3R1R2R3R1R2R3P1 P2 P3 P4 231131111110 0 0P1P2P3P4R1R2R3 P1P2P3P4R1R2R3P2只有分配边，没有请求边，所以首先可以将P2所有的边化简P1P2P3P4R1R2R3P2释放资源后，P1与P4都可以获得资源，运行结束。

所以选择P1化简P1P2P3P4R1R2R3P4可以获得资源，运行结束。

P1P2P3P4R1R2R3所有结点都成为孤立结点，所以图是可以完全化简的，不会发生死锁存在两种化简序列1）p2-p1-p4-p3；2）p2-p4-p1-p38、要使下表中描述的状态安全，可用资源的最小数目应为多少？（注意，问题问的是可用资源的数目，而不是存在的资源数）。

进程当前分配数最大分配数R1 R1P1 P2 P3 P4 11323297答：如果R1有一个资源可用，能保证P2运行完。

然后P2释放它现在使用的资源，使得R1类型的资源2个可用，这将允许P1执行完。

P1释放它使用的资源后，R1类型的资源数增加为3个可用。

只有3个R1类型的资源，如果P3、P4请求分配最大数目的资源，P3与P4就仍然处于死锁状态。

如果一开始就有3个R1类型资源，而不是1个，P4就可以获得5个R1的可用资源并运行完。

再加上P4原来占用的2个R1资源，就可以让P3运行。

所以使该状态安全的所需可用资源的最小个数为3。

9、在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小？答：时间片长度可按如下方法确定：1）系统对相应时间的要求；2）就绪进程的数目：数目越多，时间片越小（当响应时间一定时）；3）系统的处理能力：应当使用户输入通常在一个时间片内能处理完，否则使响应时间，平均周转时间和平均带权周转时间延长；10、在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法能使资源利用率最高？答：解决死锁问题可归纳为三种方法：预防死锁、避免死锁、检测死锁和解除死锁。

其中预防死锁最容易实现的；避免死锁使资源的利用率最高。

课本上习题8、在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？答：批处理系统可采用的进程调度算法有：高优先权优先调度算法、多级反馈队列调度算法、FCFS、SJF分时系统可采用的进程调度算法有：基于时间片的轮转算法、抢占式优先权调度算法、多级反馈队列调度算法实时系统可采用的进程调度算法有：非抢占式优先权调度算法、抢占式优先权调度算法、最早截止时间优先算法、最低松弛度优先算法（后两种都属于高优先权优先的实时调度算法）5、在银行家算法中，若出现下面的资源分配情况：Process Allocation Need AvailableP0 0 0 32 0 0 121 6 22P1 1 0 00 1 6 5P2 1 3 54 2 3 56P3 0 0 32 0 6 52P4 0 0 14 0 6 56试问：1）该状态是否安全？2）若进程P2提出请求Request(1,2,2,2)后，系统能否将资源分配给它？3）如果系统立即满足P2的上述请求，请问，系统是否立即进入死锁状态？答：1）利用安全性算法对上面的状态进行分析，找到了一个安全序列{P0、P3、P4、P1、P2}，故系统是安全的。

资源情况进程WorkA BCDNeedABCDAllocationA B CDWork+AllocationA B C DFinishP0 P3 P4 P1 P2 1 62 21 65 41 68 61 69102 69100 01 20 65 20 65 61 65 02 35 60 0 320 0 320 0 141 0 01 3 541 6 5 41 6 8 61 6 9 102 6 9 103 9 14 14TrueTrueTrueTrueTrue 2）P2发出请求向量Request(1,2,2,2)后，系统按银行家算法进行检查：①Request2(1,2,2,2)<=Need2(2,3,5,6)②Request2(1,2,2,2)<=Available(1,6,2,2)③系统先假定可为P2分配资源，并修改Available，Allocation2和Need2向量：Available=（0，4，0，0）Allocation2=(2,5,7,6)Need2=（1，1，3，4）④进行安全性检查：此时对所有的进程，条件Needi<=Available(0,4,0,0)都不成立，即Available不能满足任何进程的请求，故系统进入不安全状态。