11、 有5 个批处理作业A 到E 均已到达计算中心，其运行时间分别10 、6 、2 、4 和8 分钟；各自的优先级分别被规定为3 、5 、2 、1 和4 ，这里5 为最高级。若不考虑系统切换开销，计算出平均作业周转时间。（1) FCFs （按A 、B 、C 、D 、E ) ; (2) 优先级调度算法，(3）时间片轮转法（每个作业获得相同的2 分钟长的时间片）。 答：

( 1 ) FCFS 调度算法

( 2 ）优先级调度算法

( 3 ）时间片轮转法

按次序ABCDEABDEABEAEA 轮转执行。

作业 执行时间 10 6 2 4 8 等待时间 20 l6 4 l2 20 周转时间 30 22 6 16 28 带权周转时间 3 3 .66 3 4 3. 5 A B C D E 作业平均周转时间作业平均带权周转时间

T = ( 30 + 22 + 6 + 16 + 28 ) / 5 = 20.4 W = ( 3 + 3.66 + 3 +4 + 3.5 ) / 5 = 3.43 12 (l）假定一个处理器正在执行两道作业，一道以计算为主，另一道以输入输出为主，你将怎样赋予它们占有处理器的优先级？为什么？

(2）假定一个处理器正在执行三道作业，一道以计算为主，第二道以输入输出为主，第三道为计算与输入输出均匀。应该如何赋予它们占有处理器的优先级使得系统效率较高？

答：处理器调度算法会考虑以下因素：作业响应时间要求；让CPU 尽量和外围设备并行工作；限制一个计算进程长时间霸占处理器。因而，( 1 ) FO 为主作业优先级高。（2 ) 输入输出为主作业优先级最高，输入输出均匀的作业其次，而计算为主作业的优先级最低。

13 请你设计一种先进的计算机体系结构，它使用硬件而不是中断来完成进程切换，则CPU 需要哪些信息？请描述用硬件完成进程切换的工作过程。

答：该计算机有一个专用硬件寄存器，它始终存放指向当前运行进程的PCB 的指针。当系统中发生了一个事件，如FO 结束事件，CPU 便可把运行进程的上下文保存到专用硬件寄存器指针指向的PCB 中保护起来，然后，CPU 转向中断向量表，找到设备中断处理程序入口，让专用硬件寄存器指针指向（设备）中断服务例程，于是，便可启动中断服务例程工作。

14 设计一条机器指令和一种与信号量机制不同的算法，使得并发进程对共享变量的使用不会出现与时间有关的错误。 解：

( l ）设计机器指令。

设计一条如下的”测试、比较和交换”三地址指令，提供了一种硬件互斥解决方案：

R1 R3 B2 D2 TC&S 该指令的功能如下：

l ) C 为一个共享变量，由地址2 、即变址（B2 ) + D2 给出， （2 ）（Rl ）与（C ）比较，

（3 ）如果（Rl ) = ( C ）则（R3）→C ，并置条件码为\如果（R1 ）≠（c ）则（C )→Rl ，并置条件码为\( 2 ）编写进程访问共享变量的程序。

陆界区程序 说明 共享变量C 的值保护到RI 中。 ( C ）→Rl ; Rl 的值传送到R3 中，进程修改共享变量时，先对R3 操loop2 : ( R1 ) → R3 ; 作（不是直接操作C ）。 Add /decrease R3 ; R3 加1 ／减1 ，进程归还／申请由共享变量C 代表的TC & S ; 共享资源（假定每次一个）。 R( condition = 01 ) 执行”测试、比较和交换”指令。 loop2 ; 条件码＝01 ，转向循环loop2 ；否则离开临界区。 对每个访问共享变量C 的进程，编写访问共享变量的程序段为：

( 3 ）程序执行说明。

此解与互斥使用共享变量的思路绝然不同，并发运行的进程可不互斥地访问它们的共享变量。此方案认为造成共享变量C 值错误的原因在于：一个进程（Pl ）在改变C 值的过程中，另一个进程伊2 ）插进来也改变了C 的值，而本进程（Pl）却不知道，造成了c 值结果不正确。如果有办法使本进程口1 ）能知道C 值是否改变，改变的话在继承改变了的C 值的基础上，再作自己的改变操作，则就不会导致共享变量C 值的错误。为此，本解决方案中，当一个进程l）准备改变C 值时，先把C 的值保护在Rl 中，然后，通过R3 来改变共享变量C 的值。当要把新的值（即R3 内的值）送C之前，先要判断一下在本进程（P1 ）工作期间是否有别的进程口2 ）插进来也改变了C 的值（并发进程P1 、P2 的执行完全会造成这种情况），方法是：将扭1 ）中被保护的C 的原来值，与C 的当前值比较，若相等，说明C 值未被改变过，则将本进程（Pl ）修改过的新值送C （即（R3 ) 一C ) ；若不相等，说明C 值在工作期间被改变过，则应该继承C 的新值（即（C ）一Rl ）并且返回到loop2 处重新对C值计数，以此保证C值的最终结果的正确性。这里提及”进程工作期间”指的是一个进程从开始至结束对共享变量C 值的操作的这段时间，也就是执行进程，' I 晦界区”这段程序的时间。此外，在进程进入临界区之前，应等待直到C 为非。（即有资源可用）

为止。

( 4 ）举例。

假定系统中有静态分配资源磁带机共3 台，被N 个进程共享，由共享变量C 来代表可用磁带机台数，其初值为3 。现有并发进程P1 和P2 均申请使用磁带机，执行临界区程序。

进程Pl 执行临界区程序

( C ）→R1 ；因（C）=3 ，故（R1) = 3 。

loop2: ( Rl ）→R3 因（R1 ) = 3 ，故（R3 ）当前也＝3 。 decrease R3 ：申请使用磁带机，做减1 操作，故（R3 ）=2. TC & S 执行”测试、比较和交换，, TC & S 指令。

如果R1=（C ）则（R3 ）→C，即（C）=2 ，并置条件码为”00\, 跳出临界区程序，去使用磁带机。 如果(Rl ) ≠ (C) ，例如，( C ）=2 ，说明进程P2 抢先申请了磁带机，所以，C 与保护在R1 中的值不一样了（C 的值必

小于Rl 的值），应以C 的当前值为准，执行（C ) Rl ( R1 此时变为2 ) ，并置条件码为”01 \，转向foopZ 。于是伍1 ) = 2 , 跟着（R3 卜2 。接着卿）减1 后应＝l 了。再执行TC & S 时，由于伍1 卜（C ) = 2 ，会使C 变为1 。

r ( conditio 二01 ) loop2 ; 巧单道批处理系统中，下列三个作业采用先来先服务调度算法和最高响应比优先

作业 提交时间 运行时间 开始时间 1 10 : 00 2 : 00 2 10 : 10 1 : 00 3 10 : 25 0 : 25 平均作业周转时间= 平均作业带权周转时间W = 算法进行调度，哪一种算法性能较好？请完成下表： 答：

完成时间 周转时带权周间 转时间

可见HRRF 比FIFO 要好

16 若有如表所示四个作业进入系统，分别计算在FCFS 、S 开和HRR 卫算法下的平均周转时间与带权平均周转时间。（时间以十进制表示）

答：