Задача № 5

Типовые задачи
Задача № 1
Требуется сравнить считывание файла через однопоточный и многопоточный
файловые серверы. Получение запроса, его диспетчеризация и обработка занимают 15
миллисекунд при условии наличия данных в блочном кэше. В каждом третьем случае
требуется обращение к диску, занимающее 75 миллисекунд, в течение которых поток
находится в состоянии ожидания. Сколько запросов в секунду обработает однопоточный
сервер? А многопоточный?
Задача № 2
Запуска ожидают пять задач. Предполагаемое время их выполнения составляет 9, 6,
3, 5 и Х. В каком порядке их следует запустить, чтобы минимизировать среднее время
отклика? (Ответ должен зависеть от Х).
Задача № 3
Пять пакетных задач A, B, C, D, E поступают в однопроцессорный компьютер
практически одновременно. Ожидаемое время их выполнения составляет 10, 6. 2. 4 и 8
мин. Их установленные приоритеты составляют 3, 5. 2, 1 и 4, причем 5 – высший
приоритет. Определите среднее оборотное время для
алгоритма приоритетного
планирования (абсолютный и относительный приоритеты), пренебрегая временем,
теряющемся при переключении между процессами.
Задача № 4
В гибкую систему реального времени поступают четыре периодических сигнала с
периодами 50, 100. 200. и 250 мс. На обработку каждого сигнала требуется 35, 20, 10 и Х
времени центрального процессора. Требуется определить максимальное значение Х, при
котором система остается поддающейся планированию.
Задача № 5
В оперативной памяти центрального процессора может содержаться три
программы. Эти программы простаивают в ожидании ввода-вывода одну треть времени.
Какая часть времени процессора пропадает. Как изменится эта часть, если число программ
удвоить?
Задача № 6
Система устраняет свободные участки памяти с помощью уплотнения.
Предположим, что множество свободных участков и множество сегментов данных
распределены случайно, а время для чтения или записи 32-разрядного слова в памяти
равно 10 нс. Сколько времени займет уплотнение 128 Мбайт памяти в худшем случае?
Можно ли вывести зависимость (построить график) времени уплотнения от объема
занятой памяти?
Задача № 7
Вычислить номер виртуальной страницы и смещение для виртуальных адресов
1230005, 3274893 и 6055445, если размер страницы равен 4 Кбайт или 8 Кбайт.
Задача № 8
Объем пространства на диске, который должен быть доступен для хранения
страниц, связан с максимальным количеством процессов N, количеством байтов в
виртуальном адресном пространстве V и числом байтов в оперативной памяти R.
Выведете формулу требований на дисковое пространство в худшем случае. Насколько эта
величина реалистична?
Задача № 9
1
Считая, что команда выполняется за 10 нс, а страничное прерывание требует
дополнительно N нс, напишите выражение для фактического времени выполнения
команды с учетом того, что прерывания происходят каждые K команд программы.
Задача № 10
Компьютер имеет 32-разрядное адресное пространство и страницы размером 8
Кбайт. Таблица страниц целиком поддерживается аппаратно, на запись в ней отводится
одно 32-разрядное слово. При запуске процесса таблица страниц копируется из памяти в
аппаратуру, одно слово требует 100нс. Если каждый процесс работает в течение 100
мс(включая время загрузки таблицы страниц), какая доля времени процессора жертвуется
на загрузку таблицы страниц?
Задача № 11
Компьютер поддерживает 48-разрядные виртуальные адреса и 32-разрядные
физические адреса. Размер страницы равен 8 Кбайт. Сколько требуется записей в таблице
страниц и чему равен ее объем?
Задача № 12
ОС использует алгоритм замещения страниц FIFO в системе с четырьмя
страничными блоками и восемью страницами. Требуется определить, сколько страничных
прерываний произойдет в системе для последовательности обращений 0172327103 при
условии, что четыре страничных блока изначально пусты?
Задача № 13
ОС использует алгоритм замещения страниц LRU в системе с четырьмя
страничными блоками и восемью страницами. Требуется определить, сколько страничных
прерываний произойдет в системе для последовательности обращений 0172327103 при
условии, что четыре страничных блока изначально пусты?
Задача № 14
В системе есть 4 процесса и 5 ресурсов, которые можно предоставить процессам. Текущее
распределение ресурсов и максимальное их количество, необходимое процессам
следующее:
Процесс
Предоставлено
Требуется
Доступно
R1 R2 R3 R4 R5
R1 R2 R3 R4 R5
R1 R2 R3 R4 R5
A
1
0
2
1
1
1
1
2
1
3
0
B
2
0
1
1
0
2
2
2
1
0
C
1
1
0
1
0
2
1
3
1
0
D
1
1
1
1
0
1
1
2
2
1
0
X 1
1
Каково наименьшее значение величины Х, при котором это состояние является
безопасным?
Задача № 15
В системе есть 3 процесса и 4 ресурсов, которые можно предоставить процессам. Текущее
распределение ресурсов и максимальное их количество, необходимое процессам
следующее:
Процесс
Предоставлено
Требуется
Доступно
2
R1 R2 R3 R4
R1 R2 R3 R4
R1 R2 R3 R4
A
0
0
1
0
2
0
0
1
2
B
2
0
0
1
1
0
1
0
C
0
1
2
0
2
1
0
0
1
0 1
Будет ли в системе тупиковая ситуация?
Задача 16
Пользовательский процесс формирует строку из 90 символов для вывода на
принтер, затрачивая на это 15 мс. Объем буфера равен одной строке. Страница текста
содержит 40 строк. Принтер способен печатать 10 страниц в минуту. Будет ли
приостанавливаться ли пользовательский процесс? Если да, то насколько?
Задача 17
Информация от модема поступает со скоростью 25 Кбит в с., размещаясь в двух
переключаемых системных буферах., каждый из которых имеет емкость в 512 байт.
Перемещение данных из буфера в пользовательский процесс занимает 12 мс.
Пользовательский процесс затрачивает 20 мс на обработку одного блока данных.
Возможны ли при этих условиях потери данных, поступающих от модема?
Задача 18
Жесткий диск имеет емкость 20 Гбайт и размещение файлов в виде связанного
списка кластеров. Размер кластера 4 Кбайт. Определите максимальное количество
файлов, которое можно разместить на диске и долю адресной информации в процентах от
емкости диска.
Задача 19
Сравните возможную степень неиспользуемого дискового пространства за счет
внутренней фрагментации в файловых системах FAT12 и FAT16 при емкости винчестера
512 Мбайт. Какой размер будет иметь кластер? Сколько места займет FAT-таблица?
Задача 20
В файловой системе UNIX блоки диска имеют емкость 2 Кбайт, а дисковые адреса
4 байта. Чему равен максимальный размер файла, если i-узел содержит 12 прямых адресов
и по трем одинарному, двум двойному и четырем тройному косвенному элементу?
Задача 21
Для устранения недостатка файловой системы с непрерывным размещением
файлов нужно уплотнять диск при каждом удалении файла. Поскольку все файлы
являются непрерывными, для копирования файла требуется время на поиск цилиндра и
вращение диска при считывании файла, после которого происходит перенос данных на
полной скорости. При записи на диск требуются такие же операции. При времени поиска
цилиндра, равном 5 мс, задержке вращения в 4 мс, скорости передачи данных 8 Мбайт/с и
среднем размере файла 8 Кбайт, сколько понадобится времени для того, чтобы прочитать
файл в оперативную память, а затем записать его обратно на новое место на диске? При
тех же параметрах, сколько потребуется времени для уплотнения половины 16гигабайтного диска? Есть ли в данном случае смысл уплотнять диск?
Задача 22
Файловые системы FAT16
и FAT32 используют соответственно 8- и 4килобайтовые дисковые блоки. При емкости диска в 2 Гбайт какая часть диска в худшем
случае теряется понапрасну?
Задача 23
У гибкого диска 40 цилиндров. Операция поиска занимает 6 мс на цилиндр. Если
не пытаться разместить блоки файла близко друг к другу, два логически
последовательных блока окажутся в среднем на расстоянии 13 цилиндров друг от друга.
Однако если операционная система пытается объединять логически соседние блоки в
3
кластеры, то среднее межблоковое расстояние может быть уменьшено до двух цилиндров.
Сколько понадобится времени в обоих случаях для считывания 100-блочного файла, если
задержка вращения составляет 100 мс, а время переноса одного блока равно 25 мс?
Задача 24
Страница текста состоит из 50 строк по 80 символов. Принтер способен печатать 6
страниц в мин., причем время вывода символа на принтер настолько мало, что им можно
пренебречь. Имеет ли смысл управлять выводом на этот принтер при помощи
прерываний, если для печати каждого символа требуется прерывание, занимающее 50 мс?
Задача 25
Предполагая, что для копирования одного байта требуется 10 нс. Сколько времени
понадобится, чтобы полностью перерисовать отображаемый на адресное пространство
памяти экран, работающий в символьном режиме с разрешением 25 строк по 80
символов? Какой результат получится в графическом режиме с разрешением 1024 х 768
пикселов в формате RGB?
Задача № 26
ОС использует алгоритм замещения страниц LRU в системе с четырьмя
страничными блоками и восемью страницами. Требуется определить, сколько страничных
прерываний произойдет в системе для последовательности обращений 0172327103 при
условии, что четыре страничных блока изначально пусты?
Задача 27
Пользовательский процесс формирует строку из 70 символов для вывода на
принтер, затрачивая на это 5 мс. Объем буфера равен одной строке. Страница текста
содержит 50 строк. Принтер способен печатать 10 страниц в минуту. Будет ли
приостанавливаться ли пользовательский процесс? Улучшит ли ситуацию двойная
буферизация?
Задача № 28
Компьютер с 32-разрядным адресом использует двухуровневую таблицу страниц.
Виртуальные адреса расщепляются на 9-разрядное поле верхнего уровня таблицы, 11разрядное поле второго уровня таблицы страниц и смещение. Чему равен размер страниц
и сколько их в адресном пространстве?
Задача 29
Одновременно запускаются два задания, каждому из которых нужно 10 мин.
работы процессора. Сколько времени потребуется для завершения их работы, если они
работают последовательно? А сколько, если они работают параллельно? Предположим,
ожидание ввода-вывода составля5ет 50%.
Задача 30
Информация от модема поступает в два переключаемых системных буфера,
каждый из которых имеет емкость в 1 Кбайт. Перемещение данных из буфера в
пользовательский процесс занимает 10 мс. Пользовательский процесс затрачивает 50 мс
на обработку одного блока данных. Какова максимально возможная скорость работы
модема в этих условиях?
4