操作系统三级调度相关习题

填空题

1. 微机是以(总线)为组带构成的计算机系统
2. 在批处理兼分时系统中，往往把由分时系统控制的作业称为(前台)作业，把由批处理系统处理的作业称为(后台)作业
3. 在分时系统中，若时间片长度一定，则(用户数越多)，系统响应时间越慢
4. 分布式操作系统能使系统中若干台计算机(协同)完成一个共同的任务，分解问题成为子计算并使之在系统中各台计算机上(并行执行)，以充分利用各计算机的优势
5. 用户通过网络操作系统可以(网络通信)、(资源共享)，从而大大扩展了计算机的应用范围

CPU利用率相关计算题

1

有两个程序。
程序A依次使用CPU计10s，设备甲计5s，CPU计5s，设备乙计10s，CPU计10s
程序B依次使用设备甲计10s，CPU计10s，设备乙计5s，CPU计5s，设备乙计10s
问：在单道程序环境下先执行程序A再执行程序B，CPU的利用率是多少
此题并没有说明如果A，B请求使用CPU情况下，谁优先级高

画甘特图

分母是80，分子是10+5+10+10+5=40
单道程序环境下CPU利用率是50%

分母是45，分子是45-5=40
多道程序环境下CPU利用率是88.9%

2

设想一台电脑配备256KB的可用内存空间(未被OS占用的)，一个磁盘，一个终端和一台打印机。三个程序JOB1，JOB2和JOB3，同时被提交运行

内容	JOB1	JOB2	JOB3
作业类型	偏重计算	偏重I/O	偏重I/O
执行时间	5min	15min	10min
所需内存	50KB	100KB	80KB
是否需要磁盘	No	No	Yes
是否需要终端	No	Yes	No
是否需要打印机	No	No	Yes

50+100+80=230，三个程序可以同时被放入内存当中

完成以下表格

	单道程序设计	多道程序设计
处理机利用率	17	33
内存利用率	33	67
磁盘利用率	33	67
打印机利用率	33	67
经过时间	30	15
吞吐量	6	12
平均周转时间	18.3	10

1. 单道情况下
   

CPU利用率：5/30x100%=17%
内存利用率：5x50K+15x100K+10x80K/30x256 x 100%=33%
磁盘利用率：(10x80K)/((5+15+10)x80K) x 100%=33%
打印机利用率：10/30x100%=33%
经过时间：30min
吞吐量：3/0.5h=6Jobs/h
周转时间：(5+20+30)/3=18.3

2. 多道情况下
   

CPU利用率：5/15x100%=33%
内存利用率：5x230K+5x180K+5x100K/15x256 x 100%=67%
磁盘利用率：(10x80)/(15x80)x100%=67%
打印机利用率：10/15x100%=67%
经过时间：15min
吞吐量：3/0.25h=12Jobs/h
平均周转时间：(5+15+10)/3=10

3

2015

在一个多道批处理系统中，供用户使用的主存空间有100K，主存采用可变分区管理，并且已装入主存的作业不被移动，今有如表1所示仅作计算的作业序列
假设作业调度和进程调度均采用计算时间短的作业优先调度算法，当第一个作业进入输入井后就开始调度，并忽略系统开销的时间。
要求：

1. 给出作业调度的次序
2. 计算各作业的周转时间
3. 计算平均作业周转时间

作业	入输井时间	需计算时间	主存要求	进入主存时间	开始时间	完成时间	周转时间
1	9.0h	0.5h	15K
2	9.2h	0.4h	60K
3	9.3h	0.3h	40K
4	9.5h	0.2h	10K
5	9.6h	0.1h	15K

没有限制有多少道，只要能同时放入主存就可以
已装入主存的作业不被移动：除非作业完成，否则会一直在主存里面
当第一个作业进入输入井后就开始调度：
输入井在外存里边，说明进行作业调度

进入输入井的时间，就是作业提交的时间
9.0，1先进入井，运行到9.5，此时主存空间剩85
9.2，2后进入井，此时主存空间剩25
9.3，3进入不了井，主存空间不够
9.5，4进入井，主存空间剩15，此时1运行结束
之后是进程调度，2和4里面选一个时间短的开始运行，0.4>0.2，优先运行4，运行到9.7结束
9.6，5进入内存，主存空间剩0
9.7，2和5在内存当中，60>15，5先运行，运行到9.8结束
9.8，此时主存内还有2，主存内剩40，让2运行，运行到10.2
10.2，2运行完毕，主存剩100，3进入井，运行到10.5

周转时间：作业完成时间-作业提交时间
完成时间-输入井时间

作业	入输井时间	需计算时间	主存要求	进入主存时间	开始时间	完成时间	周转时间
1	9.0h	0.5h	15K	9.0	9.0	9.5	0.5
2	9.2h	0.4h	60K	9.2	9.8	10.2	1.0
3	9.3h	0.3h	40K	10.2	10.2	10.5	1.2
4	9.5h	0.2h	10K	9.5	9.5	9.7	0.2
5	9.6h	0.1h	15K	9.6	9.7	9.8	0.2

平均周转时间：(0.5+1+1.2+0.2+0.2) / 5 = 0.62
作业调度的次序就是进入主存的次序：12453

4

2016
在一个多道批处理系统中，有如下表格所示的作业序列，并且作业都是仅作计算的
假定当所有作业均进入输入井时立即开始作业调度，忽略系统管理的开销时间。
要求分别计算采用先来先服务算法和计算时间短的作业优先算法时，
这批作业的调度顺序和作业平均周转时间。

1. 采用先来先服务算法时：
   

必须要所有作业都进入井里面，之后才能开始作业调度

周转时间=作业完成时间-作业提交时间(作业进入输入井的时间)

作业	入输井时间	需计算时间	开始时间	完成时间	周转时间
1	8.0h	1h	8.6	9.6	1.6
2	8.2h	0.5h	9.6	10.1	1.9
3	8.4h	0.2h	10.1	10.3	1.9
4	8.6h	0.6h	10.3	10.9	2.3

作业平均周转时间
(1.6+1.9+1.9+2.3)/4=1.925
2. 短作业优先：

因为是多道批处理系统，到了8.6，四个作业同时进入内存

作业平均周转时间
(2.9+1.1+0.4+1.3)/4=1.425

作业	入输井时间	需计算时间	开始时间	完成时间	周转时间
1	8.0h	1h	9.9	10.9	2.9
2	8.2h	0.5h	8.8	9.3	1.1
3	8.4h	0.2h	8.6	8.8	0.4
4	8.6h	0.6h	9.3	9.9	1.3

5

2017
在一个单道批处理系统中，有4个作业进入系统，进入输入井的时间及需计算时间如下面的表格所示。现忽略系统开销的时间，并规定8：00时当第一个作业进入输入井立即开始作业调度

采用先来先服务调度算法

作业	入输井时间	需计算时间	开始时间	完成时间	周转时间
1	8：00	60min	8：00	9：00	1
2	8：30	30min	9：00	9：30	1
3	9：00	12min	9：30	9：42	0.7
4	9：30	6min	9：42	9：48	0.3

平均周转时间：1+1+0.7+0.3=3 3/4=0.75

当采用计算时间短的作业优先调度算法时，先将各作业的开始时间，完成时间，周转时间，平均周转时间

作业	入输井时间	需计算时间	开始时间	完成时间	周转时间
1	8：00	60min	8：00	9：00	1
2	8：30	30min	9：12	9：42	1.2
3	9：00	12min	9：00	9：12	0.2
4	9：30	6min	9：42	9：48	0.3

平均周转时间：1+1.2+0.2+0.3=2.7 2.7/4=0.625

6

2019
一个具有两道作业的批处理系统，作业调度采用短作业优先的非抢先调度算法
进程调度采用优先数为基础的抢占式调度算法，在下表所示的作业序列中，作业优先数即为进程优先数，优先数越小优先级越高

作业名	到达时间	估计运行时间	优先数
A	10：00	40min	5
B	10：20	30min	3
C	10：30	50min	4
D	10：50	20min	6

10：00，A先进入输入井，此时内存内只有A一道程序，获得处理机，运行
10：20，B进入输入井，进入内存，此时内存内有AB两道程序，进行进程调度，B的优先级比A高，B抢占处理机，进行运行
10：30，C进入输入井，此时内存里有两道程序，在后备队列中等待
10：50，D进入输入井，此时B运行完毕，后备队列中有C和D，D的运行时间比C短，先进入内存，此时内存里有AD两道程序，D的优先级比A小，A先运行
11：10，A运行完毕，C从后备队列进入内存，C的优先级比D高，获得处理机运行
12：00，C运行完毕，此时内存里只剩D一个程序，运行

作业	入内存时间	完成时间	周转时间
A	10：00	11：10	70
B	10：20	10：50	30
C	11：10	12：00	90
D	10：50	12：20	90

平均周转时间：70+30+90+90=280 280/4=70

7

2020
有6个待运行的作业，各自预计运行时间为3，5，6，7，9，x，请问用什么调度算法能使作业的平均周转时间最短，并写出其执行次序

按照短作业优先的次序可以使平均周转时间最短，x值不定，

1. x<=3，次序：x，3，5，6，7，9
2. 3<x<=5，次序：3，x，5，6，7，9
3. 5<x<=6，次序：3，5，x，6，7，9
4. 6<x<=7，次序：3，5，6，x，7，9
5. 7<x<=9，次序：3，5，6，7，x，9
6. 9<=x，次序：3，5，6，7，9，x

8

2021
假设系统中有5个进程，它们的到达时间和服务时间见下表，忽略I/O以及其他开销时间，按时间片轮转(RR，时间片=1)调度算法进行CPU调度，请给出各个进程的完成时间，周转时间，带权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	3
B	2	6
C	4	4
D	6	5
E	8	2

进程	到达时间	服务时间	完成时间	周转时间	带权周转时间
A	0	3	4	4	4/3=1.33
B	2	6	18	16	16/6=2.67
C	4	4	17	13	13/4=3.25
D	6	5	20	14	14/5=2.8
E	8	2	15	7	7/2=3.5

平均周转时间 10.8
平均带权周转时间 2.71

简答题

就绪态->运行态：进程获得处理机资源
运行态->就绪态：当前进程的时间片用完或有更高优先级的进程到来被抢占
运行态->阻塞态：进程请求某一资源或等待某一事件发生
阻塞态->就绪态：进程等待的事件发生或进程请求的资源已分配好

1. 阻塞态不能直接转变为运行态。当进程等待的事件发生后，应该先把进程状态转换为就绪态，进程通过进程调度和进程切换再转变为运行态。
2. 就绪态不能直接转变为阻塞态。进程只有在运行的时候才会请求资源或等待事件。