四、应用题 ( 本大题共5 小题，50 分 )
1. 假设某系统中有五个进程，每个进程的执行时间（单位：ms）和优先数如下表所示（优先数越小，其优先级越高）。
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进程 |
执行时间 |
优先数 |
|
P1 P2 P3 P4 P5 |
10 1 2 1 5 |
3 1 5 4 2 |
如果在0时刻，各进程按P1、P2、P3、P4、P5的顺序同时到达，请回答以下问题：（12分）
（1）当系统采用先来先服务调度算法时：
进程执行顺序是 p1 p2 p3 p4 p5 平均周转时间是 13.4ms
（2）当系统采用高优先级优先调度算法时：
进程执行顺序是 p2 p5 p1 p4 p3 平均周转时间是 11.8ms
（3）当系统采用时间片轮转法时
进程执行顺序是 p1、p2、p3、p4、p5、p1、p3、p5、p1、p5、p1、p5、p1、p5、 p1 平均周转时间是 9.2ms
2.在一个段式存储管理系统中，其段表如下表所示：
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段号 |
内存起始地址 |
段长 |
|
0 1 2 3 4 |
210 2350 100 1350 1938 |
500 20 90 590 95 |
请将下列逻辑地址所对应的物理地址填入下表中（10分）：
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段号 |
段内位移 |
物理地址 |
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0 |
430 |
640 |
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1 |
10 |
2360 |
|
2 |
500 |
段长越界 |
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3 |
400 |
1750 |
|
5 |
32 |
段号越界 |
解析：
0段号内存起始地址为210，段内位移430<段长500，说明段长没有越界，所以物理地址为210+430=640
1段号内存起始地址为2350，段内位移10<段长20，说明段长没有越界，所以物理地址为2350+10=2360
2段号内存起始地址为100，段内位移500>段长90，说明段长越界。
3段号内存起始地址为1350，段内位移400<段长590，说明段长没有越界,所以物理地址为1350+400=1750
由于段表中没有5段号，所以段号5段号越界。
3.设某移动头磁盘有200道，编号为0～199，磁头刚从143道完成了读写，且正向磁道号增加方向移动，对于如下访盘请求序列（磁道号）：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
请回答以下问题：（12分）
（1）在FCFS调度算法下的磁头移动顺序为 143，86，147，91，177，94，150，102，175，130 ；磁头移动的总距离为565 ；
解析：
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FCFS(First Come First Served )先来先服务，英语谚语。在计算机领域中，有时被用以描述数据结构中的队列性质，类似于FIFO（先进先出）。
任务
在计算机并行任务处理中，被视为最简单的任务排序策略，即是无论任务大小和所需完成时间，对先到的任务先处理，后到的任务后处理。它是一种非抢占式策略。
FCFS:先来先服务调度算法。
磁头刚从143道完成了读写，如下访盘请求序列（磁道号）：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
那么按照FSFS算法读取顺序为：
143， 86，147，91，177，94，150，102，175，130
那么 读取86时磁头移动距离为： 143-86=57
读取147时磁头移动距离为：147-86=61
读取91时磁头移动距离为： 147-91=56
读取177时磁头移动距离为：177-91=86
读取94时磁头移动距离为： 177-94=83
读取150时磁头移动距离为： 150-94=56
读取102时磁头移动距离为： 150-102=48
读取175时磁头移动距离为： 175-102=73
读取130时磁头移动距离为： 175-130=45
因此，磁头移动的总距离为57+61+56+86+83+56+48+73+45=565
（2）在SSTF调度算法下的磁头移动顺序为 143，147，150，130，102，94，91，86，175，177 ；磁头移动的总距离为 162 ；
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解析：
百度百科
SSTF
最短寻道时间优先(ShortestSeekTimeFirst，SSTF)
该算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，但这种调度算法却不能保证平均寻道时间最短。SSTF算法的平均每次磁头移动距离，明显低于FCFS的距离。SSTF较之FCFS有更好的寻道性能，故过去一度被广泛采用过。
SSTF：最短寻道时间优先调度算法。
0 86 91 94 102 130 143 147 150 175 177
磁头刚从143道完成了读写，如下访盘请求序列（磁道号）：
86，147，91，177，94，150，102，175，130
那么按照当处于143道时，查找最短寻道时间。
143-130=13>4=147-143
所以下一个最短寻道时间访问的应该是147。
这时访问磁道顺序为143,147
同理，147-130=17>3=150-147
这时访问磁道顺序为143，147，150
175-150=25>20=150-130
这时访问磁道顺序为143，147，150，130
130-102=28<45=175-130
这时访问磁道顺序为143，147，150，130，102
依次类推，最后访问磁道顺序为：
143，147，150，130，102，94，91，86，175，177
访问147磁道距离：147-143=4
访问150磁道距离：150-147=3
访问130磁道距离：150-130=20
访问102磁道距离：130-102=28
访问94磁道距离：102-94=8
访问91磁道距离：94-91=3
访问86磁道距离：91-86=5
访问175磁道距离：175-86=89
访问177磁道距离：177-175=2
因此，磁头移动总距离为：4+3+20+28+8+3+5+89+2=162
（3）在SCAN调度算法下的磁头移动顺序为 143,147,150,175,177,130,102,94,91,86 ；磁头移动的总距离为 125 ；
解析：
百度百科
SCAN：扫描调度算法（又称电梯调度算法）是计算机磁盘驱动调度的一种方法。
实现方法：
扫描算法（SCAN）不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向。当磁头正在由里向外移动时，SCAN算法所选择的下一 个访问对象应是其欲访问的磁道，既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样由里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向，由外向里移动。这 时，同样也是每次选择在当前磁道之内，且距离最近的进程来调度。
SCAN：扫描算法（SCAN）不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向。
0 86 91 94 102 130 143——> 147 150 175 177
当处于143道时，优先考虑的是磁头的当前移动方向
所以访问时磁头当前移动的方向优先，即
143——>147——>150——>175——>177
当磁头访问到177时，已经没有了更外的磁道需要访问，这时磁臂换向,然后由外向里移动。
因此，采用SCAN调度算法磁头移动顺序为：
143——>147——>150——>175——>177——>130——>102——>94——>91——>86
访问147磁道距离：147-143=4
访问150磁道距离：150-147=3
访问175磁道距离：175-150=25
访问177磁道距离：177-175=2
访问130磁道距离：177-130=47
访问102磁道距离：130-102=28
访问94磁道距离： 102-94=8
访问91磁道距离：94-91=3
访问86磁道距离：91-86=5
因此，磁头移动总距离：4+3+25+2+47+28+8+3+5=125
4．设系统分配给某作业4个页帧使用，执行时的页面走向为：
1，2，3，6，4，7，3，2，1，4，7，5，6，5，2，1
请回答以下问题：（10分）
（1）采用FIFO页面置换算法时：
淘汰页面的顺序为 1，2，3，6，4，7 ；
缺页中断次数为 10 ；
解析：
FIFO：先进先出页面置换算法。
算法实现：总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面进行淘汰。
由上图可知，淘汰顺序为：1，2，3，6，4，7
缺页次数为：10次。
（2）采用LRU页面置换算法时：
淘汰页面的顺序为 1,2,6,4,7,3,2,1,4, 7 ；
缺页中断次数为 14 ；
解析：
LRU页面置换算法：最近最久未使用LRU页面置换算法，是根据页面调入内存后的使用情况进行决策的。
算法的实现：选择最近最久未使用的页面予以淘汰。
由于LRU算法淘汰的是上次使用距离t时刻最远的页，故需记录这个距离。
5.一系统具有150个存储单元，在T0时刻系统按下表所示分配给3个进程。
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进程 |
最大需求 |
已分配 |
|
P1 P2 P3 |
70 60 60 |
25 40 45 |
对下列请求应用银行家算法分别分析判定是否安全？（6分）
（1）第4个进程P4到达，最大需求60个存储单元，当前请求分配25个单元。试问，若系统接受该请求，处于安全状态吗？
答：一系统具有150个存储单元，在T0时刻系统按下表所示分配给3个进程，分配第四个进程25个单元。
那么四个进程分配完毕后，剩下可分配存储单元数为：150-25-40-45-25=15个存储单元。
p1还需要分配存储单元数目：70-25=45
p2还需要分配存储单元数目：60-40=20
p3还需要分配存储单元数目：60-45=15
p4还需要分配存储单元数目：60-25=35
此时，系统只剩下存储单元15个，能满足的只有进程p3。
所以系统将剩下全部15个存储单元分配给进程p3，进程p3完成后可以回收45个存储单元。
此时系统剩余可分配存储单元为60个，可以满足进程p1，p2，p4任意一个。（所以结果不唯一）
假设我们选择进程p2，那么分配给进程p2存储单元20个，进程p2执行完成，回收存储单元40。
此时系统剩余可分配存储单元60+40=100个，进程p1和进程p4都可以满足。
假设我们选择进程p1，那么分配给进程p1存储单元45个，进程p2执行完成，回收存储单元25。
此时系统剩余可分配存储单元100+25=125
最后选择进程p4，分配给进程p4存储单元35个，回收存储单元25.
由上可知，当执行顺序为p3——>p2——>p1——>p4时，可以满足所有进程。
所以是安全状态。
（2）第4个进程P4到达，最大需求50个存储单元，当前请求分配35个单元。试问，若系统接受该请求，处于安全状态吗？
答：一系统具有150个存储单元，在T0时刻系统按下表所示分配给3个进程，再分配第四个进程35个单元。
那么四个进程分配完毕后，剩下可分配存储单元数为：150-25-40-45-35=5个存储单元。
p1还需要分配存储单元数目：70-25=45
p2还需要分配存储单元数目：60-40=20
p3还需要分配存储单元数目：60-45=15
p4还需要分配存储单元数目：50-35=15
所剩下的存储单元5个不足以满足任何一个进程，因此找不到一个安全序列，所以为不安全状态。
最近复习操作系统准备期末，找的经典题目，自己写的题解。
文中有些内容为了保留原来整齐排版格式，使用了图片截图。
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不足之处，还请各位前辈多多指教。
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