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operating-system - 浪费了多少 CPU 时间？（现代操作系统，第 4 版）

问题描述

这是我在这里的第一篇文章。我目前正在学习现代操作系统，但我陷入了这个问题：计算机系统有足够的空间在其主存储器中容纳五个程序。这些程序有一半时间空闲等待 I/O。浪费了多少 CPU 时间？答案是 1/32，但为什么呢？

标签： operating-system

解决方案

答案是 1/32，但为什么呢？

“这些程序有一半的时间是空闲等待 I/O ”这句话是模棱两可的。让我们看一下解释这句话的几种不同方式，看看它们是否符合预期的答案：

a) “5 个程序中的每一个都花费 50% 的总时间等待 IO”。在这种情况下，当一个程序正在等待 IO 时，CPU 可能正在被其他程序使用；并且所有程序组合起来可以使用 100% 的 CPU 时间而不会浪费时间。事实上，你可以只用 2 个程序使用 100% 的 CPU 时间（第一个程序使用 CPU，而第二个程序等待 IO，然后第二个程序使用 CPU，而第一个任务等待 IO，然后...）。这不可能是“这些程序空闲等待 I/O 一半时间”的预期含义，因为答案（可能浪费了零 CPU 时间）与预期答案不匹配。

b) “所有程序同时空闲等待 I/O，有一半时间”。这不可能是问题的预期含义，因为答案显然是“浪费了 50% 的 CPU 时间”并且与预期的答案不匹配。

c）“每个程序花费一半的可用时间等待 IO”。在这种情况下，第一个程序有 100% 的可用 CPU 时间，但有 50% 的时间使用 CPU，另外 50% 的时间等待 IO，剩下 50% 的 CPU 时间可用于下一个程序; 然后第二个程序使用剩余 CPU 时间的 50%（总时间的 25%）使用 CPU，剩余 CPU 时间的 50%（总时间的 25%）用于等待 IO，剩下 25% 的 CPU 时间可用于下一个节目；那么第三个程序使用剩余 CPU 时间的 50%（占总时间的 12.5%）使用 CPU，剩余 50% 的 CPU 时间（占总时间的 12.5%）用于等待 IO，剩下 12.5% 的 CPU 时间可用下一个节目，然后...

在这种情况下，每个程序将剩余时间减半，因此您会得到一个“2 的负幂”序列（1/2、1/4、1/8、1/16、1 /32）得出答案符合预期的答案。

因为我们得到了这个解释的正确答案，我们可以假设这就是“这些程序空闲等待 I/O 一半时间”的意思。

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