Задания для контрольной работы по курсу «Операционные системы»

Вариант №1.

Задание №1.

В идеале микроядерная архитектура ОС требует размещения в микроядре только тех компонентов ОС, которые не могут выполняться в пользовательском режиме. Что заставляет разработчиков операционных систем отходить от этого принципа и расширять ядро за счет перенесения в него функций, которые можно было бы реализовать в виде процессов-серверов? Дать обоснованный ответ.

Задание №2.

Одновременно запускается 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 составляет 50%.

Задание №3.

Три задачи A, B, C поступают в компьютерный центр практически одновременно. Ожидается, что время их выполнения составит 4, 2 и 7 мин. Требуется определить среднее время выполнения задач, считая, что время переключения между процессами (время смены контекста) – 2 мс, а время кванта процессора – 20 мс. Планирование циклическое (каждой задаче достается справедливая доля процессорного времени).

Задание №4.

В системе есть 3 процесса и 4 ресурса, которые можно предоставить процессам. Текущее распределение ресурсов и максимальное их количество следующее:

Процесс	Предоставлено R1 , R2 , R3 , R4	Требуется R1 , R2 , R3 , R4	Максимально R1 , R2 , R3 , R4
A	0 0 1 0	2 0 0 1	4 2 3 3
B	2 0 0 1	1 1 0 0
C	0 1 2 0	2 1 0 1

Будет ли в системе тупиковая ситуация?

Задание №5.

Пусть система из семи процессов (A, B, C, D, E, F, G) и шести ресурсов по одному каждого вида (R, S, T, V, W, U) в некоторый момент времени соответствует следующему списку:

• процесс A занимает ресурс S и хочет получить ресурс R;

• процесс B ничего не использует, но хочет получить ресурс T;

• процесс C ничего не использует, но хочет получить ресурс S;

• процесс D занимает ресурс V и хочет получить ресурсы S и T;

• процесс E занимает ресурс T и хочет получить ресурс V;

• процесс F занимает ресурс W и хочет получить ресурс R;

• процесс G занимает ресурс U и хочет получить ресурс V.

Определить, заблокирована ли эта система и если да, то какие процессы в этом участвуют? Ответ получить, построив граф ресурсов и процессов.

Задание №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 20 нс. Сколько времени займет уплотнение 128 Мбайт памяти в худшем случае?

Задание №7.

Вычислить номер виртуальной страницы и смещение для виртуальных адресов 1205600, 32789 и 13560445, если размер страницы равен 4 Кбайт.

Задание №8.

Компьютер с 32-разрядным адресом использует двухуровневую таблицу страниц. Виртуальные адреса расщепляются на 9-разрядное поле верхнего уровня таблицы, 11-разрядное поле второго уровня таблицы страниц и смещение. Чему равен размер страниц и сколько их в адресном пространстве?

Задание №9.

Пользовательский процесс формирует строку из 70 символов для вывода на принтер, затрачивая на это 6 мс. Объем буфера равен одной строке. Страница текста содержит 50 строк. Принтер способен печатать 8 страниц в минуту. Будет ли приостановлен пользовательский процесс, Если да, то насколько? Улучшит ли ситуацию двойная буферизация?

Задание №10.

Почему таблица маршрутизации использует в качестве адреса следующего маршрутизатора его IP-адрес, а не непосредственно его MAC-адрес? Дать обоснованный ответ.

Вариант №2.

Задание №1.

Дайте сравнительную характеристику этапов выполнения системного вызова в микроядерной ОС и ОС с монолитным ядром.

Задание №2.

Одновременно запускается два задания, каждому из которых нужно 20 мин. работы процессора. Сколько времени потребуется для завершения их работы, если они работают последовательно? А сколько, если они работают параллельно? Предположим, ожидание ввода-вывода составляет 40%.

Задание №3.

Три задачи A, B, C поступают в компьютерный центр практически одновременно. Ожидается, что время их выполнения составит 6, 4 и 9 мин. Требуется определить среднее время выполнения задач, считая, что время переключения между процессами (время смены контекста) – 3 мс, а время кванта процессора – 15 мс. Планирование циклическое (каждой задаче достается справедливая доля процессорного времени).

Задание №4.

В системе есть 3 процесса и 4 ресурса, которые можно предоставить процессам. Текущее распределение ресурсов и максимальное их количество следующее:

Процесс	Предоставлено R1 , R2 , R3 , R4	Требуется R1 , R2 , R3 , R4	Максимально R1 , R2 , R3 , R4
A	0 0 1 0	2 0 0 1	4 2 3 2
B	2 0 0 1	1 0 1 0
C	0 1 2 0	2 1 0 0

Будет ли в системе тупиковая ситуация?

Задание №5.

Пусть система из семи процессов (A, B, C, D, E, F, G) и шести ресурсов по одному каждого вида (R, S, T, V, W, U) в некоторый момент времени соответствует следующему списку:

• процесс A занимает ресурс R и хочет получить ресурс S;

• процесс B ничего не использует, но хочет получить ресурс T;

• процесс C ничего не использует, но хочет получить ресурс S;

• процесс D занимает ресурс U и хочет получить ресурсы S и T;

• процесс E занимает ресурс T и хочет получить ресурс V;

• процесс F занимает ресурс W и хочет получить ресурс S;

• процесс G занимает ресурс V и хочет получить ресурс U.

Определить, заблокирована ли эта система и если да, то какие процессы в этом участвуют? Ответ получить, построив граф ресурсов и процессов.

Задание №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 16-разрядного слова в памяти равно 15 нс. Сколько времени займет уплотнение 256 Мбайт памяти в худшем случае?

Задание №7.

Вычислить номер виртуальной страницы и смещение для виртуальных адресов 1405600, 16789 и 13560886, если размер страницы равен 64 Кбайт.

Задание №8.

Компьютер с 32-разрядным адресом использует двухуровневую таблицу страниц. Виртуальные адреса расщепляются на 8-разрядное поле верхнего уровня таблицы, 12-разрядное поле второго уровня таблицы страниц и смещение. Чему равен размер страниц и сколько их в адресном пространстве?

Задание №9.

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?

Задание №10.

Пусть распределенное приложении состоит из двух частей. Одна часть распределенного приложения выполняется на компьютере, на котором установлены следующие коммуникационные протоколы:

• на прикладном уровне: SMB, SMTP;

• на транспортных уровнях: TCP, IP, Ethernet.

Вторая часть приложения установлена на компьютере, на котором работают такие протоколы:

• на прикладном уровне: NFS, X.400;

• на транспортных уровнях: TCP, IP, Ethernet.

Может ли в таких условиях приложение работать нормально? (Если может, то при каком условии?) Ответ обоснуйте.