操作系统第5版费祥林-课后习题答案解析参考.doc

简介：
本文档为《操作系统》第五版教材配套资源，提供详细课后习题解答与解析，旨在帮助学生深入理解课程内容，巩固知识学习。作者：费祥林。 根据提供的文档内容，我们可以从中提炼出以下几个重要的知识点： ### 1. 计算机系统的内存管理与CPU利用率 **背景信息：** 文档中提到的操作系统第五版费祥林的课后习题第一题涉及了一个具体的场景：一台具有1MB内存的计算机，其中操作系统占用200KB，每个用户进程各占200KB。用户进程等待IO的时间为80%，题目要求计算如果增加1MB内存，CPU利用率会提高多少。 **解答分析：** - **原系统配置**：1MB内存 - 200KB操作系统 = 800KB剩余内存。 - **每个用户进程占用**：200KB，因此原系统最多能同时运行4个用户进程。 - **等待IO的概率**：每个用户进程等待IO的时间为80%，即P = 80%。 - **CPU利用率计算**： - 原系统中，4个用户进程同时等待IO的概率为(P^4 = (80%)^4)，因此CPU利用率 = (1 - (80%)^4 = 0.59)。 - 增加1MB内存后，系统总内存变为2MB，除去操作系统占用的200KB，剩余1.8MB，足以支持9个用户进程。 - 此时，9个用户进程同时等待IO的概率为((80%)^9)，CPU利用率 = (1 - (80%)^9 = 0.87)。 - **利用率提升**：新的CPU利用率相比原系统提升了约47%（(frac{0.87}{0.59} approx 1.47)，即147%，减去原值100%即为47%）。 ### 2. 多进程并发执行的分析 **问题描述：** 文档中的第二题给出了两个程序A和B的运行轨迹，并要求分析这两个程序在并发执行时是否存在CPU空闲等待的情况，以及是否有等待CPU的情况。 **解答分析：** - **程序A的运行轨迹**：计算50ms、打印100ms、再计算50ms、打印100ms、结束。 - **程序B的运行轨迹**：计算50ms、输入80ms、再计算100ms、结束。 - **并发执行图**：通过绘制并发执行图，可以直观地看到两个程序之间的交互。 - **CPU空闲等待**：在100ms至150ms之间存在空闲等待，因为这段时间内没有任务需要CPU处理。 - **等待CPU的情况**：程序A没有等待CPU的情况；而程序B在180ms至200ms之间存在等待CPU的情况。 ### 3. 多道程序设计下的资源分配与效率分析 **问题描述：** 第三题涉及了多个程序的并发执行，包括多道运行的时间关系图、总的完成时间和节省的时间等。 **解答分析：** - **多道运行时间关系图**：根据题目描述绘制时间关系图，可以看出不同程序间的交互和资源的分配情况。 - **节省的时间**：多道运行方式下，无论是抢占式还是非抢占式，相比单道运行都大大节省了时间。 - **考虑调度执行时间**：在实际的多道程序设计环境中，还需要考虑到调度执行时间的影响，这将进一步影响程序的执行效率。 ### 4. 多道程序设计环境下的作业调度与资源利用率 **问题描述：** 第四题描述了一个具有单CPU和两台IO设备的多道程序设计环境，要求分析三个作业的执行情况。 **解答分析：** - **作业执行轨迹**：根据题目给出的每个作业的执行轨迹绘制并行工作图。 - **完成时间**：Job1从投入到运行完成需110ms，Job2需90ms，Job3需110ms。 - **资源利用率**：计算CPU、I1和I2设备的利用率，以评估整个系统的资源使用效率。 通过以上分析，我们可以更深入地理解操作系统中的内存管理、CPU利用率、多进程并发执行以及多道程序设计环境下的资源分配等问题。这些知识点对于理解和学习操作系统的基础理论非常重要。