操作系统习题答案详解：内存优化与并发程序分析

操作系统教程(第三版)是一本深入讲解操作系统原理和实践的经典教材，由孙钟秀编写。本书提供了丰富的理论知识和课后习题，旨在帮助读者理解和掌握操作系统的核心概念。其中，第一章操作系统概论中的部分习题涉及了内存管理和CPU利用率的计算。 第一个问题涉及了内存管理对CPU利用率的影响。题目假设计算机初始有1MB内存，系统占用200KB，每个用户进程占用200KB。当用户进程大部分时间（80%）用于I/O操作时，只有4个用户进程可以同时运行，因为其他时间CPU是空闲的。此时，CPU的利用率是1 - (80%)^4，约为59%。随着内存增加到2MB，可以容纳9个用户进程，CPU利用率上升至1 - (80%)^9，约为87%。因此，增加内存后，CPU利用率提高了约47%，反映出内存扩展对提高系统吞吐量和响应速度的重要性。 第二个问题是关于并发执行的模拟和分析。题目中的两个程序A和B分别进行计算、打印和输入操作，需要分析它们的并发执行情况以及CPU的空闲等待时间。在原始场景下，CPU会在程序A进行I/O操作时（100ms到150ms）空闲等待，因为这两个操作在同一时间进行，而CPU无法同时处理。程序A没有等待现象，但程序B在开始阶段（0ms到50ms）和结束阶段（180ms到200ms）会因为前一个操作未完成而等待。 在修改后的场景中，程序A需要进行输入操作，这意味着在程序A的输入阶段（50ms到130ms），CPU同样会空闲等待，因为不能同时处理输入和计算。这个变化揭示了并发执行中不同操作之间可能产生的同步问题，以及理解程序执行顺序对于分析系统性能的关键性。 通过这些习题，学生可以学习到如何分析系统的资源分配、任务调度以及并发执行中的同步和通信机制，这些都是操作系统设计和优化中至关重要的知识点。解答这些问题有助于提升理解和应用操作系统的能力，为今后解决实际问题打下坚实的基础。