西安交通大學(xué)操作系統(tǒng)復(fù)習(xí)試題-文庫吧
2025-04-16 04:08 本頁面
【正文】 線程之間也可并發(fā)執(zhí)行；（3）擁有資源方面：進(jìn)程作為擁有資源的基本單位，而線程只擁有少量必不可少的資源，但它可以訪問所屬進(jìn)程的資源（4）系統(tǒng)開銷方面：進(jìn)程切換要涉及到進(jìn)程環(huán)境的切換，開銷較大，而線程間切換只需保存和設(shè)置少量的寄存器內(nèi)容，開銷遠(yuǎn)小于進(jìn)程切換開銷進(jìn)程的控制(1) 進(jìn)程控制由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成(2) 內(nèi)核通過執(zhí)行相應(yīng)的原語(primitive)來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的控制(3) 進(jìn)程控制原語：創(chuàng)建，終止，阻塞，喚醒，掛起，激活創(chuàng)建原語完成以下工作：申請(qǐng)一個(gè)空PCB，初始化PCB中項(xiàng)目，把PCB插入就緒隊(duì)列撤消原語完成以下工作：根據(jù)ID在PCB鏈中查找相應(yīng)PCB，檢查進(jìn)程狀態(tài)。若是執(zhí)行狀態(tài)則終止進(jìn)程；終止其子進(jìn)程；回收資源；撤銷PCB阻塞原語：當(dāng)出現(xiàn)阻塞事件，將狀態(tài)改為阻塞狀態(tài)，進(jìn)入阻塞隊(duì)列喚醒原語：將阻塞進(jìn)程喚醒，狀態(tài)改為READY，插入就緒隊(duì)列。掛起原語：進(jìn)程從內(nèi)存轉(zhuǎn)到外存，改變相應(yīng)狀態(tài)激活原語：進(jìn)程從外存轉(zhuǎn)到內(nèi)存，改變相應(yīng)狀態(tài)CHAPTER 4線程(thread)定義：A thread is a basic unit of CPU ，是進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)可調(diào)度實(shí)體，又稱輕量級(jí)進(jìn)程。引入目的：提高系統(tǒng)效率，提高資源利用率，減少進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，使操作系統(tǒng)有更好的并發(fā)性。(一個(gè)進(jìn)程中的所有線共享同樣的code,data,file，比如一個(gè)web server，對(duì)于所有的request，反應(yīng)幾乎一樣，若為每個(gè)request新創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，會(huì)造成code,data,file的重復(fù)，造成空間，時(shí)間資源的浪費(fèi))線程包括：線程ID，當(dāng)前指令指針(PC)，寄存器集合，堆棧。用戶級(jí)線程和內(nèi)核支持線程：(1)用戶線程(user thread)：存在于用戶空間中，其創(chuàng)建、撤消和切換都不需系統(tǒng)支持。(2)內(nèi)核支持線程(kernel thread)：是依賴于內(nèi)核的，其創(chuàng)建、撤消和切換都是由內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的。Multithreading modelsMany to one: many user level threads to one kernel thread.(因?yàn)橹挥幸粋€(gè)線程可以access內(nèi)核，因此多個(gè)線程不可以同時(shí)在多個(gè)內(nèi)核上運(yùn)行)One to one: each user thread to a kernel thread(多個(gè)線程可以在多個(gè)內(nèi)核上同時(shí)運(yùn)行，一個(gè)阻塞也不會(huì)影響其他，但每一個(gè)用戶線程均要?jiǎng)?chuàng)立一個(gè)內(nèi)核線程，額外開銷大，限制應(yīng)用程序的性能)Many to many: many user level threads to a smaller or equal number of kernel threads.(開銷不大，而且線程可以并發(fā))CHAPTER 5三級(jí)調(diào)度(1)高級(jí)調(diào)度：Longterm scheduler (jobscheduler): select a process from the pool and loads them into memory for pool里選一個(gè)進(jìn)程加載在內(nèi)存里(2)低級(jí)調(diào)度：Short term scheduler (CPUscheduler): select a process from the processes in memory that are ready to execute and allocates the CPU to the (3)中級(jí)調(diào)度：Midterm scheduler: remove processes from memory and later reintroduce it into memory. 把內(nèi)存中的進(jìn)程swap出去再swap進(jìn)來調(diào)度時(shí)機(jī)(1)現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程任務(wù)完成或出現(xiàn)異常(2)現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程因某種原因由執(zhí)行變成阻塞狀態(tài)(3)時(shí)間片用完(4)采用可剝奪調(diào)度方式時(shí)，有更高優(yōu)先級(jí)進(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列調(diào)度參數(shù)(scheduling criteria)周轉(zhuǎn)時(shí)間(turnaround time)等待時(shí)間(waiting time)響應(yīng)時(shí)間(response time)調(diào)度算法FCFS(firste firstserve)SJF(shortestjobfirst)Priority(優(yōu)先權(quán)調(diào)度)RoundRobin(時(shí)間片輪轉(zhuǎn))Multilevel Queue(多級(jí)隊(duì)列)：根據(jù)進(jìn)程的性質(zhì)將就緒隊(duì)列分為幾個(gè)隊(duì)列，每個(gè)隊(duì)列有不同的調(diào)度算法，隊(duì)列與隊(duì)列之間的調(diào)度一般為優(yōu)先級(jí)調(diào)度或時(shí)間片。Multilevel FeedbackQueue(多級(jí)反饋隊(duì)列)：主流OS使用此算法。與多級(jí)隊(duì)列算法不同的是，多級(jí)反饋隊(duì)列允許進(jìn)程轉(zhuǎn)移到其他隊(duì)列。因此多級(jí)反饋隊(duì)列還要設(shè)計(jì)進(jìn)程的升級(jí)與降級(jí)規(guī)則。（此處還有多處理機(jī)的調(diào)度，線程的調(diào)度）CHAPTER 6基本概念臨界區(qū)（critical section）：一段代碼，用來修改臨界資源，只能有一個(gè)進(jìn)程處于臨界區(qū)進(jìn)入?yún)^(qū)（entry section）：請(qǐng)求進(jìn)入臨界區(qū)的程序退出區(qū)（exit section）：緊跟著臨界區(qū)后的程序剩余區(qū)（remainder section）：剩下的程序解決臨界區(qū)問題的三個(gè)要求互斥(Mutual exclusion)：保證安全有空讓進(jìn)(Progress)：保證資源利用率有限等待(Bounded waiting)：防止饑餓Peterson算法(1) 只能控制兩個(gè)進(jìn)程(2) 程序P0: flag[0] = true。 turn = 1。 while (flag[1] == true amp。amp。 turn == 1) { // busy wait } // critical section flag[0] = false。 // end of critical sectionP1: flag[1] = true。 turn = 0。 while (flag[0] == true amp。amp。 turn == 0) { // busy wait } // critical section flag[1] = false。 // end of critical section(3) 程序分析滿足互斥：如果兩個(gè)進(jìn)程都在臨界區(qū)，則FLAG[i]=FLAG[j]=1。但turn必然會(huì)取0或1中的一個(gè)，因此必有一個(gè)while滿足條件，故必有一個(gè)進(jìn)程在while循環(huán)中等待。因此假設(shè)錯(cuò)誤，不可能有兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)在臨界區(qū)。滿足有空讓進(jìn)和有限等待：假設(shè)Pi已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)入臨界區(qū)，正在while循環(huán)中等待。對(duì)于Pj的以下三種情況：l 若Pj未準(zhǔn)備好，則FLAG[j] = 0，那么Pi的while條件不再滿足，進(jìn)入臨界區(qū)。l 若Pj準(zhǔn)備好了，且也在while循環(huán)中，則turn = 0, 那么Pi的while條件不再滿足，進(jìn)入臨界區(qū)。l 若Pj剛出臨界區(qū)，則FLAG[j] = 0，那么Pi的while條件不再滿足，進(jìn)入臨界區(qū)。因此，只要Pj不在臨界區(qū)了，Pi就可以進(jìn)入臨界區(qū)，因此滿足有空讓進(jìn)；當(dāng)Pj執(zhí)行完臨界區(qū)，Pi就可以進(jìn)入臨界區(qū)，滿足有限等待。信號(hào)量（Sema
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