ÔN THI GIỮA KÌ HỆ ĐIỀU HÀNH Vấn đề 1: Các phương pháp điều phối thời gian ngắn 1. Độ ưu tiên (Priorities). Mỗi Process có 1 độ ưu tiên. Process nào có độ ưu tiên cao nhất được thực thi. Process có độ ưu tiên thấp có thể chờ mãi mãi (không có bài tập) Đề: Bảng số liệu Process Thời điểm xuất hiện Thời gian thực thi P1 0 3 P2 2 6 P3 4 4 P4 6 5 P5 8 2 2. First – In – First – Out (FIFO) Dạng NonPreemptive 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 P1 X P2 X P3 X P4 X P5 X Thời gian thực thi hiện thực: ( tính từ dấu X đến khi kết thúc ) P1: 3 P2: 7 P3: 9 P4: 12 P5: 12 Tổng thời gian: 43 Thời gian trung bình: 8.5 Dấu X là chỉ thời điểm xuất hiện mà đề bài cho, em ko cần quan tâm cái này, chỉ cần đề cho lúc nào thì em đánh dấu vào lúc đó. FIFO thực hiện theo thứ tự, P1 thực hiện 3 ( 012), xong đến P2 thực hiện 6 ( 345678), tuần tự cho đến hết.
Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e ÔN THI GIỮA KÌ HỆ ĐIỀU HÀNH Vấn đề 1: Các phương pháp điều phối thời gian ngắn Độ ưu tiên (Priorities) Mỗi Process có độ ưu tiên Process có độ ưu tiên cao thực thi Process có độ ưu tiên thấp chờ mãi (không có tập) Đề: Bảng số liệu Process Thời điểm xuất P1 P2 P3 P4 P5 Thời gian thực thi 2 First – In – First – Out (FIFO) Dạng Non-Preemptive 10 11 12 13 14 P1 X P2 X P3 X P4 X P5 X Thời gian thực thi thực: ( tính từ dấu X đến kết thúc ) 15 16 17 18 19 P1: P2: P3: P4: 12 P5: 12 Tổng thời gian: 43 Thời gian trung bình: 8.5 Dấu X thời điểm xuất mà đề cho, em ko cần quan tâm này, cần đề cho lúc em đánh dấu vào lúc FIFO thực theo thứ tự, P1 thực ( 0-1-2), xong đến P2 thực ( 3-4-5-6-7-8), hết Round Robin (RR) Dạng Preemptive quantum (q) = ( tức lần 1process thực thi thời gian) Đề cương ôn thi kì hệ điều hành P1 X P2 P3 P4 P5 Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e 10 11 12 13 14 15 16 17 18 54 432 32 25 54 432 32 19 X X X X 43 32 25 24 Hàng cuối ghi số process đợi, tức hàng đợi - Ở thời điểm 0, (a viết tắt thời điểm = t nhé), P0 vào, ko có p (process) đợi, nên hàng đợi ko có Kết thúc t1, ko có p vào t2, p1 tiếp tục hiện t1, thời điểm này, ko có p đợi, queue = rỗng Đến t2, hàng đợi t1 ko có process đợi, nên đến t2 phải ưu tiên p2 vào, thứ tự xuất p2 t2, p1 vào hàng đợi, thời gian thực thi p1 3, thực Đến t3, p1 khỏi hàng đợi, thực thi, p2 chưa thực thi xong, p2 vào hàng đợi t3 - Đến t4, lẽ p3 phải vào thực thi, hàng đợi p2, nên p2 vào thực thi, p3 vào hàng đợi - Đến t5, queue có p3, p3 thực thi, p2 vào hàng đợi Đến t6, lẽ p4 phải thực thi, p2 hàng đợi dc ưu tiên thực thi, p4 đợi, p3 chưa thực thi, nên thứ tự đợi p4 đến p3 ( viết 43) - Đến t7, p4 vào thực thi, p3 đợi, p2 vừa thực thi p6, nên p2 phải đợi cuối, thứ tự đợi 32 Đến t8, lẽ đến thời đến xuất p5, p3 hàng đợi, nên p3 thực thi trước, hàng đợi trước có p2, nên p5 phải vào sau p2, sau đến p4, thứ tự đợi 254 ( em cần phân biệt chỗ với t6, trước t6, t5 hàng đợi có p2, nên đến p2 thực hiện, hàng đợi t6 ko có process nào, có p4 đợi, p3 đợi Còn t8 này, trước t7, hàng đợi có p3 p2, nên p3 thực thi lại p2, p5 ko chen trước p2 dc) - Cứ em làm hết Thời gian thực thi thực: P1: P2: 16 P3: 13 P4: 14 P5: Tổng thời gian: 54 Thời gian trung bình: 10.8 Process Thời điểm xuất P1 P2 P3 P4 P5 quantum (q) = 2 P1 X P2 X Thời gian thực thi 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Đề cương ôn thi kì hệ điều hành P3 P4 P5 Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e X X X 1 32 24 43 43 35 35 52 52 24 24 4 Phần giống trên, khác quantum = 2, tức lần process thực thi đơn vị thời gian Nhưng em ý kĩ t4, p1 thời gian thực thi có 3, nên tới t4 thời gian thực thi, nên có Thời gian thực thi thực: P1: P2: 15 P3: P4: 14 P5: Tổng thời gian: 50 Thời gian trung bình: 10 Shortest Job First (SJF) Process Thời điểm xuất P1 P2 P3 P4 P5 Thời gian thực thi Dạng Non-Preemptive 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 P1 X P2 X P3 X P4 X P5 X Shortest Job First – tức thời điểm đó, có thời gian thực thi ngắn thực thi trước Dạng non-preemptive, tức ko ưu tiên, thực thi, lần thực thi tất cả, ngược lại với dạng preemptive tập - Ở t0, có p1 vào, nên p1 thực thi (0-1-2) - Đến tới t2, có p2 vào, p2 thực thi (3-4-5-6-7-8) - Tới t9, lúc theo thời điểm xuất p3 thời điểm 6, p4 thời điểm 6, p5 thời điểm t8 Tức tới t9, p3,p4,p5 có quyền xuất hiện, p5 có thời gian thực thi ngắn (2 đơn vị), nên p5 thực thi trước, tương tự đến p3 p4 Thời gian thực thi thực: P1: P2: P3: 11 P4: 14 P5: Tổng thời gian: 38 Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Thời gian trung bình: 7.6 Shortest Remaining Time (SRT) Process Thời điểm xuất P1 P2 P3 P4 P5 Thời gian thực thi 6 Dạng Preemptive 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 P1 X P2 X P3 X P4 X P5 X Shortest remaining time – tức process thời gian thực thi lại ngắn nhất, dc ưu tiên thực thi trước, dc ngắt quãng dạng preemptive - Ở thời điểm t0, p1 vào thực đến t1 Đến t2 p2 vào, lúc p1 đv time thực hiện, p2 6, nên p1 thực thi trước - Ở t3, có p2 thực thi - Đến t4, có p3 vào, p2 thời gian thực thi So sánh, p2 5, p3 4, p3 thực thi t4 - T5, có p2 p3, so sánh, p3 thực thi trước Tương tự hết Thời gian thực thi thực: P1: P2: 13 P3: P4: 14 P5: Tổng thời gian: 36 Thời gian trung bình: 7.2 Multi-level Feedback Queues (MFQ) Dạng Preemptive P1 P2 P3 P4 P5 (Q0) (Q1) queue: q0 = 1, q1 = 1( tức rơi vào q0, tới phiên thực thực thi đơn vị, sau q0 mà chưa xong, rơi xuống q1, tới phiên thực hiện, thực thi đơn vị ) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X X X X X 2 32 24 243 43 35 52 243 43 32 24 4 Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Em ý p5 hàng đợi q0, nhiên ko có process đợi nên e thấy rỗng - Ở t0, p1 dc đưa vào q0, ko có process cạnh tranh, p1 thực thi - Kết thúc t0, p1 sau thực Q0, bị giáng xuống Q1 Tuy nhiên tới t1, ko có process cạnh tranh, p1 đưa vào thực thi tiếp - Kết thúc t1, t2 bắt đầu, p1 đưa lại vào Q1 ( ko có queue cấp thấp hơn, nên sau giáng xuống thấp nhất, lượt thực thi xong, chưa hoàn thành, tiếp tục nằm đó),lúc p2 xuất hiện, p2 dc đựa vào Q0, ko có process nằm Q0, p1 nằm Q1 có mức ưu tiên thấp hơn, nên p2 dc thực thi Lúc e thấy có p1 đợi Kết thúc t2, t3 bắt đầu, p2 sau đưa vào Q0 đưa vào thực t2, p2 giáng xuống Q1 t3 Lúc p1 khỏi Q1, thực thi kết thúc - Kết thúc t3, t4 bắt đầu, lúc p2 nằm Q1, p3 tới thời điểm xuất hiện, đưa vào Q0, có mức độ ưu tiên cao nên thực thi - Kết thúc t4, t5 bắt đầu, p3 bị giáng xuống Q1, tới p2 từ Q1 thực thi - Kết thúc t5, t6 bắt đầu, lúc Q1 có p3, p2 sau thực xong, bị giáng xuống Q1, nên em thấy thứ tự 3-2 Lúc p4 vào Q0, thực thi - Kết thúc t6,t7 bắt đầu, p4 giáng xuống Q1, trước có p2 đợi, nên p4 phải đứng sau (thứ tự 24), p3 thực thi - Kết thúc t7, t8 bắt đầu, lúc Q1 có 24, p3 vừa thực thi trước đó, nên quay lại Q1 phải đứng sau 24, ( thứ tự lúc 243), có p5 vào Q0, ko có tranh chấp với process khác, p5 thực thi - Tuần tự hết Thời gian thực thi thực: P1: P2: 17 P3: 12 P4: 14 P5: Tổng thời gian: 52 Thời gian trung bình: 10.4 queue: q0=1, q1=2, q2=4 ( thời gian thực thi vào q0 đơn vị thời gian, q1 đơn vị thời gian, q2 đơn vị thời gian ) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X X X X X P1 P2 P3 P4 P5 (Q0) (Q1) (Q2) 2 3 34 2 45 5 23 23 234 34 34 34 - Ở t0, p1 vào Q0, ko có tranh chấp, p1 thực thi 1đv - Kết thúc t0, bắt đầu t1,P1 xuống Q1, ko có process vào Q0, p1 thực thi lúc đơn vị ( q1=2) - Kết thúc t2, p1 hoàn thành, nhiên thời điểm t2, p2 vào q0, bị vướng p1, t1 từ q1 thực thi lúc đơn vị time (2-3), nên lúc P2 phải đợi Q0 Bắt đầu t3, P2 ko có cạnh tranh, p2 thực thi đơn vị (q0 =1) - Kết thúc t3, bắt đầu t4, p2 bị giáng xuong1 Q1, lúc p3 vào Q0, ko có tranh chấp , nên thực thi đơn vị Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e - Kết thúc t4, bắt đầu t5, p3 bị giáng xuống Q1, p2 từ Q1 thực thi đơn vị (5-6) Trong lúc t6, có P4 vào Q0, bị vướng p2 thực thi, nên phải đợi Q0, thời gian có p3 Q1 Bắt đầu t7, p2 sau thực thi từ Q1, bị giáng xuống Q2,p4 từ Q0 thực thi đơn vị - Cứ làm thế, em ý Q2, lần thực hiện, dc phép thực đơn vị, tùy theo bào nhiêu thời gian hoàn thành, thực nhiêu Giả sử t14, p2 thực thi đơn vị, cần đơn vị hoàn tất, nên thực thi hoàn thành Thời gian thực thi thực: P1: P2: 15 P3: 14 P4: 14 P5: Tổng thời gian: 52 Thời gian trung bình: 10.4 Vấn đề 2: Giải thuật ngân hàng Dạng Kiểm tra xem trạng thái có an toàn hay không? Cách giải: phải tìm cho C, R, A Vd1: E=(6,3,4,2) A=(1,0,2,0) C= R= Kiểm tra xem trạng thái có an toàn hay không? Bài làm: R4 A Đáp ứng yêu cầu P4 P4 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C4=(2,1,2,1) Mark(P4) R1 A Đáp ứng yêu cầu P1 P1 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C1=(5,1,3,2) Mark(P1) R2 A Đáp ứng yêu cầu P2 P2 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C2=(5,2,3,2) Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 Mark(P2) R3 A Đáp ứng yêu cầu P3 P3 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C3=(6,3,4,2) Mark(P3) R5 A Đáp ứng yêu cầu P5 P5 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C5=(6,3,4,2) Mark(P5) Nhận xét: A = E Tồn trình tự điều khiển để process thực thi hoàn tất Kết luận: hệ thống trạng thái an toàn Vd2: hệ thống có 12 ổ băng từ tiến trình với bảng cấp phát tài nguyên sau: Tiến trình Đã cấp (số ổ băng) Tối đa cần (số ổ băng) P1 10 P2 P3 Dùng giải thuật nhà băng xác định trạng thái có an toàn hay không? Bài làm Max = C= R =Max – C = E = (12) A = E – C = (12) – ( + + ) = (3) R2 R1 A Đáp ứng yêu cầu P2 P2 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C2=(5) Mark(P2) A b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành R3 Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Đáp ứng yêu cầu P1 P1 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C1=(10) Mark(P1) A Đáp ứng yêu cầu P3 P3 thực thi hoàn tất giao trả tài nguyên A=A+C3=(12) Mark(P3) Vậy tồn trình tự điều khiển để process thực thi hoàn tất Kết luận: hệ thống trạng thái an toàn t Cách trình bày khác: miêu tả trạng thái theo thời gian A R Proces C s P2 5 P1 10 P3 Vd3: Một hệ thống có tiến trình với tình trạng tài nguyên sau: C Max Process R1 R2 R3 R4 R1 R2 R3 R4 P0 0 0 P1 0 P2 5 P3 6 P4 0 6 A R1 R2 R3 Trạng thái có an toàn hay không? Bài làm: R = Max – C = A R1 1 3 R2 5 8 14 R R3 8 11 R4 6 R1 0 R2 0 C Process R3 0 R4 0 P0 P2 P1 P3 P4 R1 1 0 R2 R3 R4 4 R4 Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Vậy tồn trình tự điều khiển để process thực thi hoàn tất Kết luận: hệ thống trạng thái an toàn Dạng 2: Cấp phát tài nguyên cho process hay không? Cách giải: giả định cấp phát, quy dạng 1, an toàn cấp Vd1: Cho bảng số liệu Loại tài nguyên Được process yêu cầu R1 P2 R2 P1 Với tình trạng có cấp phát R2 cho P2 hay không? Đã cấp cho process P1 P2 Bài làm: Thông tin hệ thống giả định cấp R2 cho P2 E = (1, 1) A = (0, 0) C= R= Nhận xét: Kết luận: Hệ thống trạng thái không an toàn, nên không cấp R2 cho P2 Dạng 3: Bài toán RAG (đồ thị cấp phát/phân phối tài nguyên) Cách giải: Vẽ hình nhận xét Vd1: Cho bảng số liệu: Loại tài nguyên Số phiên Được process yêu cầu Máy in kim P1 Máy in laser Ổ băng từ P2 Hãy thể trạng thái Đồ thị cấp phát tài nguyên Bài làm: Đã cấp cho process P2, P3 P3 P1, P3 Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Vd2: Cho bảng số liệu: Loại tài nguyên Số phiên R1 R2 R3 Có deadlock hay không? Vì sao? Cập nhật: 24/11/2010 Được process yêu cầu P1 P3 P2 b7@2e Đã cấp cho process P2 P1, P2 P3 Bài làm: RAG bị deadlock tồn chu trình process kết thúc Vấn đề 3: Thay trang nhớ ảo dạng phân trang - Chọn phần tử thay Vd: Cho trình tự trang: 5 • Optimal Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 5 2 2 2 4 4 4 3 3 3 3 2 5 5 5 5 F F F F F F lỗi trang • FIFO 5 20 21 22 23 50 50 51 52 30 31 32 33 30 31 32 33 20 21 22 23 24 50 51 10 11 12 40 41 42 43 44 20 F F F F F F F F F lỗi trang • LRU 5 20 21 20 21 22 20 21 22 30 31 32 33 30 31 32 50 51 52 50 51 52 50 51 10 11 12 40 41 42 20 21 20 F F F F F F F lỗi trang • • • Second Chance Clock NRU Vấn đề 4: Sơ đồ chuyển đổi địa Bộ nhớ ảo dạng phân trang b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Tổ chức bảng trang dạng nhiều cấp Tổ chức bảng trang dạng bảng băm Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Bảng trang nghịch đảo Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 Sơ đồ chuyển đổi địa với TLB Bộ nhớ ảo dạng phân đoạn Bộ nhớ ảo dạng phân đoạn có phân trang b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Bộ nhớ ảo MULTICS Bộ nhớ ảo Pentium Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 b7@2e Vấn đề 5: Chuyển đổi địa Dạng 1: Cho dung lượng nhớ ảo, kích thước trang, dung lượng nhớ thực, cho số liệu bảng trang Xác định địa vật lí (nếu có) ứng với địa ảo Cách giải: Tìm cấu trúc địa ảo, cấu trúc địa vật lí, dựa theo cấu trúc tìm thành phần Tìm page# đối chiếu bảng trang để lấy frame# điều kiện làm tiếp present bit = Ghép frame# với offset Vd: Dung lượng nhớ ảo Kích thước Dung lượng nhớ thực 16MB 1KB 4MB Page# Frame# Present bit … … … … 0x68B 0x2FF … 0x68A 0x2FE … Đề cương ôn thi kì hệ điều hành Cập nhật: 24/11/2010 … … … … 0x283 0x1FA … 0x283 0x1FE … 0x281 0x1AA … … … … … Áp dụng sơ đồ trình bày để xác định địa vật lí (nếu có) ứng với địa ảo Câu a 0x0A0A0A Câu b 0x1A2B3C Bài làm: - Cấu trúc địa ảo: Tìm kích thước địa ảo Ta có dung lượng nhớ ảo 16MB = 224 Byte Địa ảo dài 24 bit Tìm kích thước phần offset Ta có kích thước trang 1KB = 210 Byte Phần offset dài 10 bit Địa ảo dài 24 bit, offset dài 10 bit Phần page# dài 24 – 10 = 14 bit Cấu trúc: page# | offset 14 bit - 10 bit Cấu trúc địa vật lí: Tìm kích thước địa vật lí Ta có dung lượng nhớ vật lí 4MB = 222 Byte Địa vật lí dài 22 bit Phần frame# dài: 22 – 10 = 12 bit Cấu trúc: frame# | offset 12 bit 10 bit b7@2e Đề cương ôn thi kì hệ điều hành - Cập nhật: 24/11/2010 Chuyển đổi địa chỉ: Câu a Địa ảo:0x0A0A0A = 0000 1010 0000 1010 0000 10102 offset: 1000001010 page#: 00001010000010 = 0x282 Đối chiếu với bảng trang, ta có frame# = 0x1FE , present bit = Frame# = 0x1FE = 111111110 Địa vật lí 0x0A0A0A : 1111111101000001010 = 0x7FA0A Câu b Địa ảo: 0x1A2B3C = 0001101000101011001111002 offset: 1100111100 page#: 00011010001010 = 0x68A Đối chiếu với bảng trang, ta có frame# = 0x2FE, present bit = Vậy trang chưa nạp vào nhớ nên không tồn địa vật lí 0x1A2B3C b7@2e ... đợi, thời gian thực thi p1 3, thực Đến t3, p1 khỏi hàng đợi, thực thi, p2 chưa thực thi xong, p2 vào hàng đợi t3 - Đến t4, lẽ p3 phải vào thực thi, hàng đợi p2, nên p2 vào thực thi, p3 vào hàng... thực thi trước - Ở t3, có p2 thực thi - Đến t4, có p3 vào, p2 thời gian thực thi So sánh, p2 5, p3 4, p3 thực thi t4 - T5, có p2 p3, so sánh, p3 thực thi trước Tương tự hết Thời gian thực thi. .. Thời gian thực thi Dạng Non-Preemptive 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 P1 X P2 X P3 X P4 X P5 X Shortest Job First – tức thời điểm đó, có thời gian thực thi ngắn thực thi trước Dạng non-preemptive,