处理器管理 练习题.docx

处理器管理 练习题处理器管理 练习题 一、单项选择题 1采用多道程序设计技术能。 A减少处理器的空闲时间 B提供处理器与外围设备的并行工作能力 C缩短每道作业的执行时间 D降低单位时间的算题量 2下列进程状态变化中，的变化是不可能发生的。 A运行->就绪 B运行->等待 C等待->运行 D等待->就绪 3一个运行的进程用完了分配给它的时间片后，它的状态应该为。 A运行 B等待 C就绪 D由用户确定 4中断是正在运行的进程所期待的自愿性中断事件。 A程序 B访管 C外部 D输人输出 5进程调度算法最适合分时操作系统采用。 A先来先服务 B最高优先级 C时间片轮转 D随机数 6进程调度程序负责把分配给进程。 A进程控制块 B主存空间 C外围设备 D处理器 二、改错题 1一个程序在一个数据集上的一次执行称为一个进程，不同的进程一定对应不同的程序。 2一个被创建的进程，它的初始状态应该为等待态。 3每一个进程都有一个从创建到消亡的生命周期，创建一个进程是指为一个程序分配一个工作区和建立一个进程控制块，因而，一个进程消亡时应删除它的程序、工作区和进程控制块。 4对每个处理器来说，任何时刻至少有一个进程占有处理器运行。 三、填空题 1让多个算题同时进人一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计方法被称为_。 2采用多道程序设计能充分发挥_与_并行工作的能力。 3把一个程序在一个数据集合上的一次执行称为一个_。 4进程有三种基本状态，它们是_、_和_。 5对每个处理器来说，任何时刻最多只允许一个进程处于_状态。 6一个等待外围设备传输信息的进程在外围设备完成信息传输后其状态应转换成_状态。 7每创建一个进程时都要建立一个_作为进程存在的标识。 8每一个进程都有一个从_到_的生命周期。 9操作系统往往把一些能完成特定功能的、不可中断的过程称为。 10进程队列是把_链接在一起形成的。 11一个进程被创建后应先进人_队列，仅当被进程调度选中时才退出该队列而转变成_ 状态。 12把引起中断的事件称为_。 13中断事件经常由_发现，而对中断事件的处理则是_的职责。 14一个正在运行的进程执行了一个条_指令所引起的中断被称为自愿性中断。 15当发生中断事件后要暂停现行进程的运行，而让操作系统中的中断处理程序占用处理器，把这一过程称为_。 16中断装置是通过交换_来实现中断响应的。 17进程调度总是从处于_状态的进程中去选择一个进程占用处理器。 18进程调度采用_调度算法能保证任何时刻总是让具有最高优先级的进程在处理器上运行。 19在操作系统中往往把允许进程一次占用处理器的最长时间称为_。 20采用时间片轮转调度算法时，若允许的时间片用完而进程尚未运行结束，则应使该进程让出处理器且进人_队列。 21采用时间片轮转调度算法时，若在允许的时间片内进程发生了等待事件，则应使该进程让出处理器且进入_队列。 22一个进程让出处理器，由另一个进程占用处理器的过程称为_。 23进程的切换是由进程状态的变化引起的，而进程状态的变化是与_有关。 四、问答题 1多道程序设计怎样提高系统效率？ 2多道程序设计一定能提高系统效率吗？ 3操作系统中为什么要引人进程？ 4进程和程序有什么本质上的区别？ 5阐述进程控制块的作用。 6进程能否修改或访问自己的进程控制块的内容？ 7分时系统中的进程，可能出现如下图中的状态变化，请写出产生每一种状态变化的具体原因。 8某计算机系统中，进程调度采用时间片轮转调度算法。每个进程得到的时间片可随进程的执行情况而变化，在过去的时间里，若进程经常启动外设则给它分配较短的时间片；若启动外设次数很少则分配一个较长的时间片。请回答： 上述的分配时间片的方法有什么优点？ 在系统中设置两个就绪队列，一个是时间片较短的进程就绪队列，另一个是时间片较长的进程就绪队列。那么，你认为在进程调度时应优先从哪个队列中选取一个就绪进程占有CPU？为什么？ 9在单处理器的计算机系统中，每一时刻只能让一个进程占用处理器，操作系统应怎样解决多个进程竞争处理器的问题？怎样保证每个进程都能正确执行？ 10什么情况会引起进程调度程序工作？ 11在什么情况下需要调整进程队列 12在一个单处理器的计算机系统中，有五个进程P1，P2，P3，P4,P5同时依次进人就绪队例，它们的优先级和所需要的处理器时间如下表所示： 忽略进行调度等所花的时间，请回答下列问题： 分别写出采用“先来先服务”调度算法和“非抢占式的优先级”调度算法选中进程运行的次序。 分别计算上述两种算法使各进程在就绪队列中的等待时间以及两种算法下的平均等待时间。 13某多道程序设计系统中配有一台处理器CPU和两台输人输出设备IO1，IO2，现有优先级由高到低的三个进程P1、P2、P3同时存在，它们使用资源的先后顺序和占用时间分别是： 进程P1：IO2，CPU，IO1，CPU，IO2。 进程 P2：IO1，CPU，IO2。 进程 P3：CPU，IO1。 若进程调度采用“可抢占的最高优先级”调度算法，且忽略调度等所需的时间，请回答下列问题： 进程P1、P2、P3从开始到完成所用的时间分别是多少？ 三个进程从开始到全部完成时CPU的利用率为多少？IO1的利用率为多少？ 处理器管理 练习答案 一、单项选择题 1A 2C 3C 4B 5C 6D 二、改错题 1分析根据定义：一个程序在一个数据集上的一次执行称为一个进程。因而，进程是一个动态的概念，是程序的一次执行过程。由于程序是可以多次执行的，故进程与程序并非是一对应的，不同的程序执行时一定构成不同的进程，同一个程序在不同的数据集上执行时也构成不同的进程，能分别得到不同的结果。可见，本题中的结论：“不同的进程一定对应不同的程序”是错误的。正确的说法应该是：“不同的进程可以对应相同的程序”。 题解一个程序在一个数据集上的一次执行称为一个进程，不同的进程可以对应相同的程序。 2分析进程有三种基本状态：等待态、就绪态、运行态。当为了完成某种功能或请求某种服务时就需要创建进程，由于对每个处理器来说，任何时刻最多只允许一个进程运行，因而被创建的进程什么时候能占用处理器运行取决于进程调度，即必须等待系统分配处理器后才能运行，这种等待分配处理器的状态被定义为就绪态。所谓等待态是指进程运行过程中发生了事件，且进程必须等待某个事件的完成。可见，本题中“被创建进程的初始状态为等待态”的说法是错误的，正确的说法应该是“就绪态”。 题解一个被创建的进程，它的初始状态应该为就绪态。 3分析创建一个进程是指为一个程序分配一个工作区和建立一个进程控制块，对同一个程序分配了另一个工作区和建立了另一个进程控制块，则又创建了一个新进程，故一个程序可以对应多个进程。一个进程的消亡是指一个程序在某个数据集上的一次执行结束，但一个程序可以同时在多个数据集上执行构成多个进程，其中任何一个进程的消亡不应影响其它进程的执行。因而，一个进程消亡时只能删除分配给该进程的工作区和为它建立的进程控制块，绝不能删除它对应的程序。 题解悔一个进程都有一个从创建到消亡的生命周期，创建一个进程是指为一个程序分配一个工作区和建立一个进程控制块，因而，一个进程消亡时应删除它的工作区和进程控制块。 4分析一个处理器在任何时刻只能为一个进程服务，当处理器空闲时由进程调度从就绪队列中选择一个进程去占有处理器运行。如果某个时刻处理器空闲，恰好就绪队列又为空，那么进程调度就选不到可以运行的进程，这时处理器就无进程占用而保持空闲，直到有进程就绪且被选中运行。因而，本题中“任何时刻至少有一个进程占有处理器运行”的说法是错的，而应改成“任何时刻最多有一个进程占有处理器运行”。 题解对每个处理器来说，任何时刻最多有一个进程占有处理器运行。 三、填空题 1多道程序设计 2处理器，外围设备 3进程 4等待态，就绪态，运行态 5运行 6就绪 7进程控制块 8创建，消亡 9原语 10进程控制块 11就绪，运行 12中断源 13中断装置，操作系统 14访管 15中断响应 16新、旧程序状态字 17就绪 18可抢占的优先级 19时间片 20就绪 21等待 22进程切换 23出现的中断事件 四、问答题 l分析现代计算机硬件具有中央处理器与外围设备并行工作的能力，各种外围设备之间也能并行工作。程序单道执行时不能充分发挥这种并行工作的能力，这是因为：一道程序可能只需要使用其中的一部分设备，因而另一部分设备就被闲置而不工作；处理器的执行速度远远高于外围设备的传输速度，所以处理器的实际工作时间较短，大部分时间里处理器也处于空闲状态。而多道程序设计却能利用这种并行工作能力。只要把使用不同外围设备的算题搭配在一起，同时装人主存储器。那么，系统中的各种设备就经常会处于忙碌状态。当一个算题启动了外围设备等待信息传送时，暂时不使用中央处理器，这时可让另一个算题去占用中央处理器运行；反之，有算题在使用中央处理器时，其它算题可以使用各种外围设备。因此，多道程序设计能减少处理器的空闲时间从而提高处理器的利用率；能使各种外围设备尽可能地处于忙碌状态从而提高资源的使用率；能使多道算题并行执行，从而增加单位时间内的算题量，提高了吞吐能力。 题解多道程序设计利用了硬件提供的处理器与外围设备以及外围设备之间的并行工作能力，使若干算题能同时分别使用处理器和各种外围设备，因而减少了处理器的空闲时间；提高了外围设备的利用率；增加了单位时间内的算题量。故多道程序设计使整个计算机系统的工作效率大 大提高。 2分析从总体上说，采用多道程序设计技术能提高系统中资源的利用率和系统的吞吐能力。我们希望在主存储器中的各道算题在使用资源时不发生冲突，即希望它们在同一时刻使用系统中的不同资源，而对同一资源能在不同的时刻去使用，以保证系统的工作效率，这就要求操作系统把算题装人主存储器时进行合理的搭配。但是，由于用户向系统提交算题在时间上的随机性，多个算题要求使用同一资源的情况也经常会发生，使得上述理想状态的搭配有困难。于是，若干个同时被装人主存储器的算题可能相互制约。例如，一个算题正在使用处理器时，有可能另一个算题也完成了一批数据的输人而要占用处理器，由于单处理器的计算机系统中不能让两个算题在同一时刻都占用处理器，所以必须等占用者暂时不用处理器时，另一个算题才能使用空闲的处理器。又如，在系统只配置一台打印机的情况下，如果一个算题正在使用打印机时另一个算题也要使用打印机，那么也必须等待占用者归还打印机后，另一个算题才能去使用。 所以，若同时被装人主存储器的多个算题搭配不好就经常会发生竞争资源的现象，有竞争就会有等待，有等待就会影响系统效率。 题解多道程序设计不一定能提高系统效率。当多个使用不同外围设备的算题搭配在一起时，它们可以在同一时刻使用不同的资源，从而提高系统的效率。但当多个要求使用同一外围设备的算题搭配在一起时，它们就要相互竞争和等待，使得各个算题的执行时间被延长，这就降低了吞吐量，影响了系统的效率。 3题解操作系统中引人进程的主要目的有两个：提高资源的利用率。把一个计算问题中每个可独立执行的程序模块都定义为进程，这些进程分别使用不同的资源，它们的协调合作能提高资源的利用率。正确描述程序的执行情况。当一个程序被多个用户调用时分别定义为多个进程，这些进程可独立执行，能分别反映该程序为不同用户服务时的活动规律和状态变化。 4题解程序是静态的，是具有独立功能的一组指令的集合，它可以多次执行、长期保存。 进程是动态的，是程序的一次执行过程，它具有生命周期，需要时被创建，完成工作后就将被撤消。 5题解进程控制块是进程存在的标识，它能区分各个不同的进程且记录各个进程执行时的情况。 6分析每个进程都有一个进程控制块作标识，其中记录了用于管理和控制进程的信息。这些信息不仅与本进程有关，而且涉及到其它进程，并随进程的执行和整个计算机系统的工作情况而发生变化，是操作系统对进程进行调度、控制和管理的依据。所以，为了保证整个计算机系统的安全可靠，任何进程都不应擅自访问和修改。 题解进程执行时，操作系统把不断变化的情况记录在进程控制块中，作为对进程进行调度。控制和管理的依据。为了保证系统安全，任何进程不能修改和访问自己的进程控制块的内容，所有的进程控制块都应由操作系统统一管理。 7分析本题要求写出发生状态变化的具体原因。由于这是一个分时系统，所以，对于的变化，显然是按时间片轮转调度算法从就绪队列中选择了队首进程占用处理器；对于的变化，是由于一个正在运行的进程用完了一个规定的时间片而让出处理器，它排人就绪队列的队尾等待下一轮的运行；对于的变化，是正在运行的进程成功地启动了外围设备且等待信息传输而进入等待IO传输队列；对于的变化，是某个被启动的外围设备在完成了信息的传输后工作结束，致使等待该外设传输信息的进程状态从等待态转换成就绪态。 题解 变化 变化原因 1 按时间片轮转调度算法被选中 2 用完了规定的时间片 3 启动了外设且等待外设传输信息 4 被启动的外设完成了信息传输 8分析时间片取值的大小关系到计算机系统的效率，按题中的方式来分配时间片有利于提高系统效率。如果一个进程经常启动外围设备，则它连续运行的时间相对较短，即使给它分配较长的时间片，也可能在时间片未用完之前就启动了外围设备而主动让出处理器，故只需分配较短的时间片。时间片短可提高轮转速度，使得这些进程有机会及时启动外围设备，也有利于各种外围设备尽可能并行工作。对于那些很少启动外围设备的进程，它们要求连续运行的时间较长，若分配一个较长的时间片则可减少调度次数，既可加快进程执行速度，又可减少花费在调度上的开销。 题解有利于提高系统效率。主要表现在两个方面：第一，能使经常启动外围设备的进程有机会及时启动外围设备，使各种外围设备尽可能地并行工作；第二，能使需较长时间运行的进程得到较多的使用处理器的时间，既可加快进程执行速度，又可减少进程调度的次数。 应先从时间片较短的进程就绪队列中去选取一个进程占用CPU。因为这些进程经常要启动外围设备，当它占用CPU后一旦启动了外围设备就会主动让出CPU，这时其它进程就可占用CPU，于是就可使CPU与各种外围设备尽量并行工作。当时间片短的进程就绪队列为空时则从时间片较长的进程就绪队列中去选取进程占有CPU，使得进程都有机会占用CPU。 9题解操作系统设计一个“进程调度程序”来负责处理器的分配工作，进程调度程序按调度算法每次从就绪队列中选取一个就绪进程占用处理器。当运行进程由于自身或外界原因让出处理器时，进程调度程序又会从就绪队列中选择一个进程占用处理器。所以，多个进程都会有机会占用处理器的。 由于处理器总是按各种寄存器的内容来控制程序执行，所以，只要把被选中进程的进程控制块中的现场信息送人处理器的相应寄存器中，那么处理器就能按该进程的要求控制其正确执行。当进程让出处理器时则各寄存器中与该进 程有关的内容都作为现场信息被保存到它的进程控制块中，当能再次占用处理器时就可把保存好的现场信息恢复到各个寄存器中，使进程继续执行。因而，通过保护现场信息和恢复现场信息能使每个进程都正确地执行。 10分析当有中断事件发生时，当前运行的进程被中断，中断响应后操作系统对出现的中断事件进行处理，中断处理后某些进程的状态会发生变化，也可能创建一些新的进程或一个进程完成了工作而被撤消。随着进程的创建、撤消和状态的变化，就要对进程队列进行调整。这时，就要由进程调度程序根据预定的调度算法从就绪队列中选取一个进程占用处理器。 题解每当对出现的中断事件进行处理后就会引起进程状态的变化，然后就要让进程调度程序来决定当前可以占用处理器的进程。 11题解进程在执行过程中，由于自身或外界的原因状态会发生变化，当进程状态发生变化时就要调整队列，让进程从原队列退出，再加人到新队列中。 12分析当处理器空闲时只要就绪队列中有进程，则进程调度就要按照预定的算法从就绪队列中选择可运行的进程。先来先服务算法是按照进程进人就绪队列的先后次序来选择可占用处理器运行的进程。所以，题中的5个进程将依次占用处理器运行。根据它们所需的处理器时间可计 算出它们在就绪队列中的等待时间，按题中假定忽略进行调度所花时间，则第一个进程应立即被选中，它在就绪队列中的等待时间为0；第二个进程要等第一个进程执行结束后才可占用处理器，因而要在就绪队列中等待 10ms；于是，进程 P3、P4、P5 的等待时间分别为：ms、ms、ms。它们的平均等待时间为： 5=485=9.6 如果采用优先级调度算法，必须按优先级由高到低的顺序来选择可运行进程，对有相同优先级的进程再按先后顺序选择。题中给定的算法是“非抢占式的优先级”调度算法，所以若5个进程同时依次进人就绪队列时，第一个进程进人就绪队列后仍会被立即选中，在随后进人的进程中虽然P4的优先级高于正在运行的P1的优先级，但它不能抢占处理器，必须等P1结束后才可占用处理器，因而P4应在就绪队列中等待10ms后才被选中运行。显然，采用非抢占式的优先级调度算法选中进程的次序为：P1、P4、P3、P5、P2，它们在就绪队列中的等待时间分别为：0、10、11、13、18，故平均等待时间为： 5525104 题解选中进程运行的次序如下： 先来先服务算法：P1、P2、P3、P4、P5 非抢占式的优先级算法：P1、P4、P3、P5、P2 进程在就绪队列中的平均等待时间为： 先来先服务算法：596 非抢占式的优先级算法：5104 13分析进程调度采用可抢占的最高优先级调度算法是指：当有比正占用处理器运行的进程优先数更高的进程就绪时，则应让该就绪进程抢占处理器优先运行。根据三个进程对资源的使用要求，进程P1、P2、P3可同时开始工作，它们分别先使用资源IO2，IO1和CPU。但由于进程P2的优先级高于进程P3，故在进程P2花20ms使用了IO1 后可抢占进程P3正在使用的CPU。当进程P2占用了 CPU工作 10ms后又被优先级高于它的进程 P1抢占 CPU，直到进程 P1占用 CPU完成了10ms的处理后才让进程P2继续使用CPU。当进程P2完成处理后进程P3能再占用CPU去完成处理工作。按三个进程对资源的使用要求和采用的进程调度算法，可把它们的工作列表如下： 必须注意：CPU是可以抢占的，但为保证信息的安全，输入输出设备是不能抢占使用的。所以，进程P1在第二次占用CPU进行处理之后欲使用IO2时不能抢占进程P2正在使用IO2的权力，必须等待进程P2使用IO2结束后才能去使用。 由上面的分析可见，花费100ms的时间使三个进程能完成所有的工作，其中CPU的工作时间为 70ms，IO1的工作时间也为 70ms，故 CPU和IO1的利用率均为70。 题解先列出进程P1、P2、P3的工作时间表： 故进程P1从开始到完成所用的时间为100ms； 进程P2从开始到完成所用的时间为90ms； 进程P3从开始到完成所用的时间为90ms。 三个进程从开始到全部完成总共需100ms的时间，其中CPU和IO1的工作时间均为70ms，故它们的利用率都是70。