四、應用題 ( 本大題共5 小題，50 分 )
1. 假設某系統中有五個進程，每個進程的執行時間（單位：ms）和優先數如下表所示（優先數越小，其優先級越高）。
| 進程 |
執行時間 |
優先數 |
| P1 P2 P3 P4 P5 |
10 1 2 1 5 |
3 1 5 4 2 |
如果在0時刻，各進程按P1、P2、P3、P4、P5的順序同時到達，請回答以下問題：（12分）
（1）當系統采用先來先服務調度算法時：
進程執行順序是 p1 p2 p3 p4 p5 平均周轉時間是 13.4ms
（2）當系統采用高優先級優先調度算法時：
進程執行順序是 p2 p5 p1 p4 p3 平均周轉時間是 11.8ms
（3）當系統采用時間片輪轉法時
進程執行順序是 p1、p2、p3、p4、p5、p1、p3、p5、p1、p5、p1、p5、p1、p5、 p1 平均周轉時間是 9.2ms
2.在一個段式存儲管理系統中，其段表如下表所示：
| 段號 |
內存起始地址 |
段長 |
| 0 1 2 3 4 |
210 2350 100 1350 1938 |
500 20 90 590 95 |
請將下列邏輯地址所對應的物理地址填入下表中（10分）：
| 段號 |
段內位移 |
物理地址 |
| 0 |
430 |
640 |
| 1 |
10 |
2360 |
| 2 |
500 |
段長越界 |
| 3 |
400 |
1750 |
| 5 |
32 |
段號越界 |
解析：
0段號內存起始地址為210，段內位移430<段長500，說明段長沒有越界，所以物理地址為210+430=640
1段號內存起始地址為2350，段內位移10<段長20，說明段長沒有越界，所以物理地址為2350+10=2360
2段號內存起始地址為100，段內位移500>段長90，說明段長越界。
3段號內存起始地址為1350，段內位移400<段長590，說明段長沒有越界,所以物理地址為1350+400=1750
由於段表中沒有5段號，所以段號5段號越界。
3.設某移動頭磁盤有200道，編號為0～199，磁頭剛從143道完成了讀寫，且正向磁道號增加方向移動，對於如下訪盤請求序列（磁道號）：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
請回答以下問題：（12分）
（1）在FCFS調度算法下的磁頭移動順序為 143，86，147，91，177，94，150，102，175，130 ；磁頭移動的總距離為565 ；
解析：
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FCFS(First Come First Served )先來先服務，英語諺語。在計算機領域中，有時被用以描述數據結構中的隊列性質，類似於FIFO（先進先出）。
任務
在計算機並行任務處理中，被視為最簡單的任務排序策略，即是無論任務大小和所需完成時間，對先到的任務先處理，后到的任務后處理。它是一種非搶占式策略。
FCFS:先來先服務調度算法。
磁頭剛從143道完成了讀寫，如下訪盤請求序列（磁道號）：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
那么按照FSFS算法讀取順序為：
143， 86，147，91，177，94，150，102，175，130
那么 讀取86時磁頭移動距離為： 143-86=57
讀取147時磁頭移動距離為：147-86=61
讀取91時磁頭移動距離為： 147-91=56
讀取177時磁頭移動距離為：177-91=86
讀取94時磁頭移動距離為： 177-94=83
讀取150時磁頭移動距離為： 150-94=56
讀取102時磁頭移動距離為： 150-102=48
讀取175時磁頭移動距離為： 175-102=73
讀取130時磁頭移動距離為： 175-130=45
因此，磁頭移動的總距離為57+61+56+86+83+56+48+73+45=565
（2）在SSTF調度算法下的磁頭移動順序為 143，147，150，130，102，94，91，86，175，177 ；磁頭移動的總距離為 162 ；
*******************************************************
解析：
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SSTF
最短尋道時間優先(ShortestSeekTimeFirst，SSTF)該算法選擇這樣的進程，其要求訪問的磁道與當前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次的尋道時間最短，但這種調度算法卻不能保證平均尋道時間最短。SSTF算法的平均每次磁頭移動距離，明顯低於FCFS的距離。SSTF較之FCFS有更好的尋道性能，故過去一度被廣泛采用過。
SSTF：最短尋道時間優先調度算法。
0 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177
磁頭剛從143道完成了讀寫，如下訪盤請求序列（磁道號）：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
那么按照當處於143道時，查找最短尋道時間。
143-130=13>4=147-143
所以下一個最短尋道時間訪問的應該是147。
這時訪問磁道順序為143,147
同理，147-130=17>3=150-147
這時訪問磁道順序為143，147，150
175-150=25>20=150-130
這時訪問磁道順序為143，147，150，130
130-102=28<45=175-130
這時訪問磁道順序為143，147，150，130，102
依次類推，最后訪問磁道順序為：
143，147，150，130，102，94，91，86，175，177
訪問147磁道距離：147-143=4
訪問150磁道距離：150-147=3
訪問130磁道距離：150-130=20
訪問102磁道距離：130-102=28
訪問94磁道距離：102-94=8
訪問91磁道距離：94-91=3
訪問86磁道距離：91-86=5
訪問175磁道距離：175-86=89
訪問177磁道距離：177-175=2
因此，磁頭移動總距離為：4+3+20+28+8+3+5+89+2=162
（3）在SCAN調度算法下的磁頭移動順序為 143,147,150,175,177,130,102,94,91,86 ；磁頭移動的總距離為 125 ；
解析：
百度百科
SCAN：掃描調度算法（又稱電梯調度算法）是計算機磁盤驅動調度的一種方法。
實現方法：
掃描算法（SCAN）不僅考慮到欲訪問的磁道與當前磁道的距離，更優先考慮的是磁頭的當前移動方向。當磁頭正在由里向外移動時，SCAN算法所選擇的下一 個訪問對象應是其欲訪問的磁道，既在當前磁道之外，又是距離最近的。這樣由里向外地訪問，直至再無更外的磁道需要訪問時，才將磁臂換向，由外向里移動。這 時，同樣也是每次選擇在當前磁道之內，且距離最近的進程來調度。
SCAN：掃描算法（SCAN）不僅考慮到欲訪問的磁道與當前磁道的距離，更優先考慮的是磁頭的當前移動方向。
0 86 91 94 102 130 143——> 147 150 175 177
當處於143道時，優先考慮的是磁頭的當前移動方向
所以訪問時磁頭當前移動的方向優先，即
143——>147——>150——>175——>177
當磁頭訪問到177時，已經沒有了更外的磁道需要訪問，這時磁臂換向,然后由外向里移動。
因此，采用SCAN調度算法磁頭移動順序為：
143——>147——>150——>175——>177——>130——>102——>94——>91——>86
訪問147磁道距離：147-143=4
訪問150磁道距離：150-147=3
訪問175磁道距離：175-150=25
訪問177磁道距離：177-175=2
訪問130磁道距離：177-130=47
訪問102磁道距離：130-102=28
訪問94磁道距離： 102-94=8
訪問91磁道距離：94-91=3
訪問86磁道距離：91-86=5
因此，磁頭移動總距離：4+3+25+2+47+28+8+3+5=125
4．設系統分配給某作業4個頁幀使用，執行時的頁面走向為：
1，2，3，6，4，7，3，2，1，4，7，5，6，5，2，1
請回答以下問題：（10分）
（1）采用FIFO頁面置換算法時：
淘汰頁面的順序為 1，2，3，6，4，7 ；
缺頁中斷次數為 10 ；
解析：
FIFO：先進先出頁面置換算法。
算法實現：總是淘汰最先進入內存的頁面，即選擇在內存中駐留時間最久的頁面進行淘汰。
由上圖可知，淘汰順序為：1，2，3，6，4，7
缺頁次數為：10次。
（2）采用LRU頁面置換算法時：
淘汰頁面的順序為 1,2,6,4,7,3,2,1,4, 7 ；
缺頁中斷次數為 14 ；
解析：
LRU頁面置換算法：最近最久未使用LRU頁面置換算法，是根據頁面調入內存后的使用情況進行決策的。
算法的實現：選擇最近最久未使用的頁面予以淘汰。
由於LRU算法淘汰的是上次使用距離t時刻最遠的頁，故需記錄這個距離。
5.一系統具有150個存儲單元，在T0時刻系統按下表所示分配給3個進程。
| 進程 |
最大需求 |
已分配 |
| P1 P2 P3 |
70 60 60 |
25 40 45 |
對下列請求應用銀行家算法分別分析判定是否安全？（6分）
（1）第4個進程P4到達，最大需求60個存儲單元，當前請求分配25個單元。試問，若系統接受該請求，處於安全狀態嗎？
答：一系統具有150個存儲單元，在T0時刻系統按下表所示分配給3個進程，分配第四個進程25個單元。
那么四個進程分配完畢后，剩下可分配存儲單元數為：150-25-40-45-25=15個存儲單元。
p1還需要分配存儲單元數目：70-25=45
p2還需要分配存儲單元數目：60-40=20
p3還需要分配存儲單元數目：60-45=15
p4還需要分配存儲單元數目：60-25=35
此時，系統只剩下存儲單元15個，能滿足的只有進程p3。
所以系統將剩下全部15個存儲單元分配給進程p3，進程p3完成后可以回收45個存儲單元。
此時系統剩余可分配存儲單元為60個，可以滿足進程p1，p2，p4任意一個。（所以結果不唯一）
假設我們選擇進程p2，那么分配給進程p2存儲單元20個，進程p2執行完成，回收存儲單元40。
此時系統剩余可分配存儲單元60+40=100個，進程p1和進程p4都可以滿足。
假設我們選擇進程p1，那么分配給進程p1存儲單元45個，進程p2執行完成，回收存儲單元25。
此時系統剩余可分配存儲單元100+25=125
最后選擇進程p4，分配給進程p4存儲單元35個，回收存儲單元25.
由上可知，當執行順序為p3——>p2——>p1——>p4時，可以滿足所有進程。
所以是安全狀態。
（2）第4個進程P4到達，最大需求50個存儲單元，當前請求分配35個單元。試問，若系統接受該請求，處於安全狀態嗎？
答：一系統具有150個存儲單元，在T0時刻系統按下表所示分配給3個進程，再分配第四個進程35個單元。
那么四個進程分配完畢后，剩下可分配存儲單元數為：150-25-40-45-35=5個存儲單元。
p1還需要分配存儲單元數目：70-25=45
p2還需要分配存儲單元數目：60-40=20
p3還需要分配存儲單元數目：60-45=15
p4還需要分配存儲單元數目：50-35=15
所剩下的存儲單元5個不足以滿足任何一個進程，因此找不到一個安全序列，所以為不安全狀態。
卷B
二、填空題
4．假設某程序的頁面訪問序列為1、2、3、4、5、2、3、1、2、3、4、5、1、2、3、4且開始執行時主存中沒有硬骨頭同,則在分配給該程序的物理塊數是3且采用FIFO方式時缺頁次數是__13 ___;在分配給程序的物理塊數是4且采用FIFO方式時,缺頁次數是___ 14 ___.在分配給該程序的熱處理塊數是3且用LRU方式時,缺頁次數是_ _14___.在分配給該程序的物理塊數為4且采用LRU方式是,缺頁次數是___12_ ___.
最近復習操作系統准備期末，找的經典題目，自己寫的題解。
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