操作系统概念第五章部分作业题答案

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

题目一：
为什么对调度程序而言，区分CPU约束性进程和I/O约束性进程很重要
解答：
绝大多数进程可分为I/O主（放入I/O队列）或CPU主（放入就绪队列），I/O主的计算时间＞CPU主。因此长期调度程序应选择一个合理的包含I/O主和CPU主的组合进程。在运行I/O操作前,I/0限制的程序只运行很少数量的计算机操作。而CPU约束程序一般来使用很多的CPU。另一方面,CPU约束程序会利用整个时间片,且不做任何阻碍I/O操作的工作。

题目二：
下面哪种调度算法会导致饥饿？
1.先到先服务
2.最短作业优先
3.轮转法
4.优先级
解答：
最短作业优先和有限计算法能导致饥饿，因为对于优先级较低的作业来说，这两种算法都会使其无穷等待CPU，长期得不到调用，就会导致饥饿，也就是无穷阻塞问题。

题目三：
考虑一个运行 10 个 I/O 约束任务和 1 个 CPU 约束任务的系统，假设 I/O 约束任务每进行 1ms 的 CPU 计算执行一次 I/O 操作，每个 I/O 操作花费 10ms 完成。假设上下文切换花费 0.1ms, 且所有的进程都是长运行任务。请计算下列条件下 RR（时间片轮转）调度程序的 CPU利用率?
1.时间片为 1ms
2.时间片为 10ms
解答：
1、时间片为1ms时，无论哪个进程被调度，都会花费一次上下文切换的额外时间0.1ms，所以，对于一个时间片，实际时长为1.1ms，但只有1ms在“认真工作”，所以利用率为1/1.1×100%=92%。
2、时间片为10ms时，对I/O约束任务而言，还是进行1ms后就进行上下文切换，所以对于一个时间片，十个I/O约束任务都会走一遍，然后执行CPU约束任务，然后再转九次，每次相同。所以，从整体十次上来讲，总时间是10x(10×1.1<I/O约束任务>+10<CPU约束任务>)，而实际的工作时间是10×20，所以利用率为20/21.1×100%=94%

题目四：
考虑下面一组进程，进程占用的CPU区间长度以毫秒计算：
进程 到达时间 CPU区间长度 优先级
P1 0 10 3
P2 1 3 1
P3 2 4 3
P4 3 1 4
P5 4 5 2
1.分别画出采用 FCFS，SJF，抢占式优先级调度（数值越小，优先级越大; 优先级相同时采用RR,时间片为 1ms），RR（时间片 =2ms）算法进行调度时的甘特图。
2.计算上述调度算法下的平均周转周转时间。
3.计算上述调度算法下的平均等待时间。
解答：
1、
FCFS：

SJF(非抢占):

SJF(抢占)：

注意，对于长度相同的情况，我采用片长为1ms的RR
优先级：

RR:

2、
FCFS:P1=10,P2=13-1,P3=17-2,P4=18-3,P5=23-4,SUM=10+12+15+15+19=71,NUM=14.2
SJF(非抢占)：P1=10,P2=14-1,P3=18-2,P4=11-3,P5=23-4,SUM=10+13+16+8+19=66,NUM=13.2
SJF(抢占)：P1=23,P2=5-1,P3=9-2,P4=4-3,P5=14-4,SUM=23+4+7+1+10=45,NUM=9
优先级：P1=22,P2=4-1,P3=17-2,P4=23-3,P5=9-4,SUM=22+3+15+20+5=65,NUM=13
RR：P1=23,P2=12-1,P3=14-2,P4=9-3,P5=21-4,SUM=23+11+12+6+17=69,NUM=13.8
3、
FCFS:P1=0,P2=10-1,P3=13-2,P4=17-3,P5=18-4,SUM=9+11+14+14=48,NUM=9.6
SJF(非抢占)：P1=0,P2=11-1,P3=14-2,P4=10-3,P5=18-4,SUM=10+12+7+14=43,NUM=8.6
SJF(抢占)：P1=0+14-1,P2=1+4-3-1,P3=5-2,P4=3-3,P5=9-4,SUM=13+1+3+0+5=22,NUM=4.4
优先级：P1=0+9-1+11-10+13-12+15-14+17-16,P2=1-1,P3=10+12-11+14-13+16-15-2,P4=22-3,P5=4-4,SUM=12+0+11+19+0=42,NUM=8.4
RR：P1=13,P2=8,P3=8,P4=5,P5=12,SUM=46,NUM=9.2

题目五：
查找文献了解 solaris 的调度设计并对其进行详细阐述，并就其调度方案中的至少两个细节说明这样设计所带来的影响（好处）。
解答：
Solaris的内核线程调度（抢占、基于优先级、支持实时线程）
传统Solaris使用多对多模型，Solaris 9使用一对一模型。
Solaris按照优先级排序有4种调度类型：实时、系统、分时和交互，每种类型有不同的priority和调度算法。
Scheduler将特定类的priority转换为全局priority，再选择全局priority最高的线程来执行，直到该线程阻塞、用完time quantum或被更高priority的线程抢占。如果多个线程的priority相同，则采用循环队列。
Solaris 9引入2种新的调度类型：

1. 固定优先级(fixed priority) – 线程的priority与time sharing类型范围相同，但不能动态调节。
2. 公平共享(fair share) – 用CPU shares代替priority来做调度决策。
   CPU shares：表明可用CPU资源的权利，并被分配到一个project(进程集)。
   Time sharing类(默认调度类型)和Interactive类采用同样的调度策略(多级反馈队列)，Priority和time quantum默认成反比。
   通常Interactive进程的priority更高，CPU-bound进程的priority更低。
   Interactive和time sharing类包括60个优先级，在其调度中：
   时间片到期(Time quantum expired)（i.e. 用完其time-quantum而未堵塞）的线程将被认为是CPU-intensive的，并被降低优先级。
   从睡眠中返回(Return from sleep)（e.g. 从等待I/O中返回）的线程优先级将被提高。
   System类专门保留给内核使用，用于运行内核进程。System进程一旦创建，其priority就不再改变。（在内核模式下运行的用户进程并不属于system类。）
   Real time类的进程具有最高priority，能在其他类型进程之前运行。通常只有少数进程属于real time类。