操作系统必须掌握的计算题考点

必须掌握的计算题考点

1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、

并发运行的结果分析（不同顺序的执行结果）； 同类资源死锁的判定（进程数、资源数）； 信号量的取值（代表的含义、取值范围）； 可变分区分配算法（最佳、最差适应算法）； 伙伴的计算（起始地址、大小）；

单缓冲、双缓冲的时间计算（一块、多块）；

磁盘旋转的计算（平均旋转延迟时间、数据传输率）；

磁盘调度算法的计算（调度顺序、寻道距离，平均寻道长度）； FAT的计算（FAT大小、占用盘块数）；

文件目录的计算（目录文件大小、占用盘块数、启动次数）；

各种进程调度算法的计算（调度顺序、平均周转时间、平均带权周转时间）； 请求分页的计算：

根据逻辑地址计算页面数、页面大小，提取页号； 根据内存大小计算内存块数、页表大小；

根据页号查表计算物理地址（十进制、十六进制）； 根据访问过程计算访问时间。

( 注意：关于有效访问时间的计算，同时查快表和页表的计算方法，和先查快表、后查页表的计算方法不同，参看P186图以及说明 )

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一、有一移动臂磁盘，共100个磁道，每个磁道分8个扇区，磁盘转速为500r/s（转/秒），磁头每移动一

个磁道需要10ms，有一个用户请求访问第25磁道第3扇区，并立即被系统响应，假设磁头当时处于15道上，磁头到达第25道时正处于1扇区的开始位置，试计算该用户至少需要等待多长时间？ （25－15）×10＝100ms， 旋转一周时间：1/500r/s=2ms，磁头经过每个扇区用时:2/8

3×（2/8）＝0.75ms， t＝100.75ms 二、假定磁盘转速为6000r/min（转/分），磁盘格式化时每个盘面被分为9个扇区，现有一个文件共有

A，B，C，D，E，F，G，H，I九个逻辑记录要存放在同一磁道上供处理程序使用，假设每个记录的大小与扇区的大小相同，处理程序每次从磁盘读出一个记录后要花2.5ms处理时间。若忽略其他辅助时间，请回答下列问题：

（1） 现在假设已经顺序存放好这9个记录，那么读出该文件需要多少时间？

（2） 为了使读出文件需要的时间最短，请重新调整各个记录的存放位置，画出各个记录的存放位

置，计算该文件的读出时间，并与（1）进行比较说明。 （1）磁盘转速为6000r/min，即100r/s，则磁盘旋转一周用时：1/100＝10（ms）;磁头经过每个扇区用时：10/9（ms）,而读出第一条记录后还需2.5ms的时间进行处理后，此时读/写磁头已经在记录D位置，为了顺序处理B记录，必须等待磁盘把B记录旋转到读/写磁头位置下，即要有（10-2.5）ms=7.5ms 的延迟时间。 所以处理这9条记录所要花费的时间为：9×（10/9＋2.5）＋8×7.5＝92.5ms

（2）将9条逻辑记录在磁道上的位置重新安排，如下图所示：

左图所示为这9条逻辑记录的最优分布。当读出一条记录后，读/写磁头只需经过5/6ms 的时间便可读出下一条记录，无需花（1）中那么多的延迟时间。根据上图的安排，处理这9条记录所花的时间为：9×（10/9+2.5）+8×5/6=39.2ms。与（1）中所需的处理时间相比，显然经过优化分布后读/写记录所需的时间要来得少，大大缩短了输入/输出操作时间，提高了系统的效率。

1

三、某磁盘组有6片盘片，每片有两个记录面，存储区域内径为22cm，外径为33cm，道存储密度为40

道/cm，内层位存储密度为400b/cm，转速为3000r/min（转/分），问共有多少柱面？盘组总存储量为多少？平均等待时间为多少？

（1）有效存储区域:(33-22)/2=5.5(CM)，柱面数:40*5.5=220(道) （2）内层磁道周长：2πR=2*3.14*11＝69.08（CM），

每道信息量：400*69.08=27632（位），每面信息量：27632*220＝6079040（位）， 盘组总容量：6079040*（12-2）＝60790400（位） （3）平均等待时间：1/（2*50）＝10（MS）

四、假设有一个磁盘组共有100个柱面，每个柱面上有8个磁道，每个盘面被分成8个扇区。现有一个含

有6400逻辑记录的文件，逻辑记录的大小与扇区一致，该文件以顺序结构的形式被存储到磁盘上。柱面、磁道、扇区的编号从“0”开始，逻辑记录的编号也从“0”开始。文件信息从0柱面、0磁道、0扇区开始存放，试问：

（1） 该文件的3680个逻辑记录应该存放在什么位置？

（2） 78柱面的6磁道的6扇区中存放了该文件的第几号逻辑记录？

（1）该文件的第3680个逻辑记录应该存放的位置为：

柱面号：INT （3680/64）＝57 磁道号：INT （（3680 MOD 64）/8）＝4 扇区号：（3680 MOD 64）MOD 8＝0

（2）第78柱面的第6磁道的第6扇区中存放的文件的逻辑记录号为： 78*64+6*8+6＝5046

五、给定下面的段表，已知下面的逻辑地址(其中方括号中的第一个元素为段号，第二个元素为段内地址)

求其对应的物理地址：

(1)[0,430]；(2)[3,400]；(3) [l,10]； (4) [2,2500]； (5) [4,42]；(6) [1,11]。

段号 0 1 2 3 4 段长 600 14 100 580 96 段首地址 219 2300 90 1327 1954 （1）219+430＝649 （2）1327+400＝1727

（3）2300+10＝2310 （4）段内地址500大于段长100，系统给出错误信息 （5）1954+42＝1996 （6）2300+11＝2311

六、某虚拟存储器的用户编程空间共32个页面，每页为1KB，内存为16KB。假定某时刻一用户页表中已

调入内存的页面的页号和物理块号的对照表如下：

页号 0 1 物理块号 3 7 页号 2 3 物理块号 11 8 则逻辑地址0A5C（H）所对应的物理地址是什么？要求：写出主要计算过程。

2

（1）逻辑地址为 0A5C（H）的页表编址是：

32103210

0A5C（H）=0×16+A×16+5×16+C×16=0×16+10×16+5×16+12×16=2652（D）

（2）页号＝INT(2652/1024)=2， 页内地址＝2652 MOD 1024=604

逻辑页地址表为第2#页，页内偏移量为604

（3）对应的物理块号由表中知是第11块，则其物理地址计算为：

11×1024+604=11868（D）=425C（H）

七、某虚拟存储器的用户编程空间有若干个页面，每页为1KB，内存为16MB。假定某时刻已将一页面调入

内存，该页逻辑地址为4062B,已知页表寄存器中页表始址为2004B，页表长度为8，此时刻内存部分数据如下表，求该页的物理地址，并指出该物理地址中的数据。

内存地址 2000B 2001B 2003B 2004B 2005B 2006B 2007B 2008B 2009B 2010B 数据 1535 652 71 211 45 3 1 57 5 486

内存地址 数据 2011B 2012B 2013B 2014B 2015B 2016B 2017B 2018B 2019B 2020B 78 599 111 3478 24 78 962 7758 75 85 （1）页号=INT [4062/1024]=3，页内地址＝4062 MOD 1024=990 （2）因为页表始址为2004B，页表项大小为1个字节，所以，3号页对应的页表地址为2007B，

物理块号为1 （3）可得：物理地址 1*1024+990＝2014B 所存数据为3478 八、假定在单CPU条件下有下列要执行的作业： 作业 1 2 3 到达时间 0 1 2 运行时间 10 4 3 优先级 2 3 5（高） （1） 用一个执行时间图描述在采用非抢占优先级算法时执行这些作业的情况；

（2）对于上述算法，各个作业的周转时间是多少？平均周转时间是多少？

（3）对于上述算法，各个作业的带权周转时间是多少？平均带权周转时间是多少

任务执行

A C B 任务到达 10 13 17 T 0 1 2 （2） 平均周转时间 ：（10+11+16）/3＝12.33 （3） 平均带权周转时间 ：（10/10+11/3+16/4）/3＝2.89

九、有两个程序，A程序按顺序使用CPU 10S，使用设备甲5S，使用CPU 5S，使用设备乙10S，最后使

用CPU 10S。B程序按顺序使用设备甲10S，使用CPU 10S，使用设备乙5S，使用CPU 5S，使用设备乙10S。在顺序环境下先执行A程序再执行B程序，CPU的利用率是多少？提示：CPU利用率=CPU运行时间/程序运行时间。

10+5+10+10+5/10+5+5+10+10+10+10+5+5+10＝50％

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操作系统PPT案例题汇总

【PPT案例】P295<辅导教程>假设把一个盘块的数据输入到单缓冲区的时间T为100μs ，将缓冲区的数据传到用户区的时间M为50μs ，而CPU对这块数据进行计算的时间C为50μs 。请问： （1）系统对每一块数据的处理时间为多少？

（2）如果将单缓冲改为双缓冲，则系统对每一块数据的处理时间为多少？

【PPT案例】一个硬盘的转速是5400r/m，则平均旋转延迟时间是多少？ 解：5400r/m=5400/(60*1000)r/ms 转一圈： (60*1000)/5400=100/9ms 平均旋转延迟：100/(9*2)ms=5.56ms

【PPT案例】假定磁盘转速为20ms/r，每个磁道被划分为10个扇区。现有10条记录存放在同一磁道上（一条记录正好与一个扇区的大小相等），处理程序从磁盘读出一条记录需要4ms，现要求按从1到10的顺序处理这10条记录。若磁头处于首条记录的起点位置，则： （1）按逆时针方向依次存放这10条记录（磁盘顺时针方向旋转），处理程序读取这10条记录需要多长时间？

（2）按最优化分布重新安排这10条记录，写出记录的逆时针存放顺序，并计算处理这10条记录需要的时间。

分析：

① 数据处理时间=磁盘访问+数据处理

② 磁盘访问时间=磁头寻道+旋转延迟+数据传输

（1）数据传输需要20/10=2ms，数据传送需要4ms， 因此处理记录需要6ms。

到下一条记录的旋转延迟需要2ms*8=16ms

故以此顺序处理这10条记录需要： 6+9*(16+6)=204ms

(2)通过优化数据分布，减少旋转延迟时间 10*6ms=60ms

注意：当未指明磁头位于首条记录起始位置时，首条记录的旋转延迟按照平均旋转延迟来计算！ 因此，原题的两个问题： （1）（10+6）+9*(16+6)=214ms （2） 10+10*6ms=70ms

【PPT案例】在一个伙伴系统中，若内存大小为1024K，则起始地址为640K、大小为128K的内存块的伙伴地址是多少？若起始地址为512K、大小为256K的内存块的伙伴地址是多少？

【PPT案例】在一个伙伴系统中，内存的大小为1024KB。 若一个块的起始地址为512K，大小为128K，该块的伙伴的起始地址和大小为多少？

若一个块的起始地址为768K，大小为256K，该块的伙伴的起始地址和大小为多少？

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【PPT案例】 在分页存储管理系统中，逻辑地址是16位，若进程划分为32个页面，而内存大小为1MB，则内存划分为多少个内存块？如果页表项只保存内存块号，则页表最大为多少？（注意：进程页表项的确定）

【PPT案例】若已知页面大小为1024B，根据页表将逻辑地址 1011、5012 转化为物理地址。

在一分页系统中，逻辑地址长度为16位，页面大小为4096B（如果是2048B呢？）。现有一逻辑地址为2F6AH，试求对应的物理地址？

【PPT案例】假设访问内存需要200ns，访问快表需要40ns，快表命中率为90%。 （1）没有快表时的访问时间？

（2）快表完全命中的访问时间？

（3）有效访问时间？

【PPT案例】有一请求分页系统，页表保存在寄存器中。若一个被替换的页面未被修改过，则处理一个缺页中断需要8ms；若被替换的页面已被修改过，则处理一个缺页中断需要20ms。内存存取时间为1μs，访问页表的时间可忽略不计。假设70%被替换的页面被修改过，为保证有效存取时间不超过2μs，可接受的最大缺页率是多少？

解析：有效时间的计算： 页表的快表与慢表、 虚存中的内存与外存、 页面置换时修改与未修改

(1-p)*1μs+p*(0.7*20ms+0.3*8ms+1μs) ≤2μs p ≤1/16400≈0.00006

【PPT案例】在请求分页管理系统中，页面大小为4KB，一次内存访问的时间是100ns，一次快表的访问时间是10ns，处理一次缺页的平均时间是10^8ns（已包含更新快表和页表的时间）

进程的驻留集大小固定为2，采用LRU置换算法和局部淘汰策略。页表如下所示： （1）快表初始为空；

（2）地址转换先访问快表，若快表未命中，再访问页表(忽略访问页表之后的快表更新时间);

（3）有效位为0表示页面不在内存，产生缺页中断，缺页处理后，返回缺页中断的指令处继续执行。 设有虚地址访问序列2362H、1565H、25A5H，请问：

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（1）依次访问上述三个地址，所需时间依次为 ① ， ② ， ③ 。 （2）基于上述访问序列，虚地址2362H的物理地址是 ④ ，虚地址1565H的物理地址是 ⑤ 。

答案：

（1）依次访问上述三个地址，所需时间依次为 210ns ， 100000220ns ， 110ns 。

（2）基于上述访问序列，虚地址2362H的物理地址是 254362H ，虚地址1565H的物理地址是 101565H

【PPT案例】某虚拟存储器的逻辑空间共32页，每页1KB，内存为8MB。假定某时刻进程页表如下：

假设访问内存的时间是10ms，缺页中断处理的时间是100s。分配给进程的内存块固定为3，采用LRU置换算法和局部淘汰策略。 （1）访问逻辑地址(087B)H和(0CB6)H 分别需要多长时间？ （2）依照0、1、2、0、3、4??的顺序访问页面，问逻辑地址(087B)H和(0CB6)H的物理地址分别是多少？

（3）如果页表中只保存块号，请问该进程的页表大小是多少？ （4）如果内存空间减少一半，页表结构作怎样的调整？

【PPT案例】在一个请求分页管理系统中，内存容量为1MB，被划分为256块，每块为4KB。 作业的页表如图。（假设状态为0表示页面在内存，为1表示不在内存）

试计算与以下逻辑地址对应的物理地址： 1) 9016； 2) 12300 给出计算过程。

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