【正文】 《操作系統(tǒng)教程》南郵正式版習題解答第三章 進程管理與調(diào)度習題什么是多道程序設(shè)計？多道程序設(shè)計利用了系統(tǒng)與外圍設(shè)備的并行工作能力，從而提高工作效率，具體表現(xiàn)在哪些方面？答：讓多個計算問題同時裝入一個計算機系統(tǒng)的主存儲器并行執(zhí)行，這種設(shè)計技術(shù)稱“ 多道程序設(shè)計 ”，這種計算機系統(tǒng)稱“多道程序設(shè)計系統(tǒng)” 或簡稱“多道系統(tǒng)”。在多道程序設(shè)計的系統(tǒng)中，主存儲器中同時存放了多個作業(yè)的程序。為避免相互干擾，必須提供必要的手段使得在主存儲器中的各道程序只能訪問自己的區(qū)域。 提高工作效率，具體表現(xiàn)在： 提高了處理器的利用率； 充分利用外圍設(shè)備資源：計算機系統(tǒng)配置多種外圍設(shè)備，采用多道程序設(shè)計并行工作時，可以將使用不同設(shè)備的程序搭配在一起同時裝入主存儲器，使得系統(tǒng)中各外圍設(shè)備經(jīng)常處于忙碌狀態(tài)，系統(tǒng)資源被充分利用； 發(fā)揮了處理器與外圍設(shè)備以及外圍設(shè)備之間的并行工作能力； 從總體上說，采用多道程序設(shè)計技術(shù)后，可以有效地提高系統(tǒng)中資源的利用率，增加單位時間內(nèi)的算題量，從而提高了吞吐率。 請描述進程的定義和屬性。答：進程是具有獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配、調(diào)度和保護的獨立單位。進程的屬性有：結(jié)構(gòu)性?共享性?動態(tài)性?獨立性?制約性?并發(fā)性請描述進程與程序的區(qū)別及關(guān)系。答：程序是靜止的，進程是動態(tài)的。進程包括程序和程序處理的對象（數(shù)據(jù)集），進程能得到程序處理的結(jié)果。進程和程序并非一一對應(yīng)的，一個程序運行在不同的數(shù)據(jù)集上就構(gòu)成了不同的進程。通常把進程分為“系統(tǒng)進程”和“用戶進程”兩大類，把完成操作系統(tǒng)功能的進程稱為系統(tǒng)進程，而完成用戶功能的進程則稱為用戶進程。 進程有哪三種基本狀態(tài)？三種進程狀態(tài)如何變化？答：通常，根據(jù)進程執(zhí)行過程中不同時刻的狀態(tài)，可歸納為三種基本狀態(tài)： 等待態(tài) ：等待某個事件的完成； 　　 就緒態(tài) ：等待系統(tǒng)分配處理器以便運行； 　　 運行態(tài) ：占有處理器正在運行。 進程在執(zhí)行中狀態(tài)會不斷地改變，每個進程在任何時刻總是處于上述三種基本狀態(tài)的某一種基本狀態(tài)，進程狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系：運行態(tài)→等待態(tài) 往往是由于等待外設(shè)，等待主存等資源分配或等待人工干預而引起的。 等待態(tài)→就緒態(tài) 則是等待的條件已滿足，只需分配到處理器后就能運行。 運行態(tài)→就緒態(tài) 不是由于自身原因，而是由外界原因使運行狀態(tài)的進程讓出處理器，這時候就變成就緒態(tài)。例如時間片用完，或有更高優(yōu)先級的進程來搶占處理器等。 就緒態(tài)→運行態(tài) 系統(tǒng)按某種策略選中就緒隊列中的一個進程占用處理器，此時就變成了運行態(tài)。 進程控制塊是什么，有何作用？通常進程控制塊包含哪些信息？答：進程控制塊(Process Control Block,簡稱PCB)，是操作系統(tǒng)為進程分配的用于標志進程，記錄各進程執(zhí)行情況的。進程控制塊是進程存在的標志，它記錄了進程從創(chuàng)建到消亡動態(tài)變化的狀況，進程隊列實際也是進程控制塊的鏈接。操作系統(tǒng)利用進程控制塊對進程進行控制和管理。 標志信息 含唯一的進程名 　　 說明信息 有進程狀態(tài)、等待原因、進程程序存放位置和進程數(shù)據(jù)存放位置 　　 現(xiàn)場信息 包括通用、控制和程序狀態(tài)字寄存器的內(nèi)容 　　 管理信息 存放程序優(yōu)先數(shù)和隊列指針 進程控制塊的作用有： (1)記錄進程的有關(guān)信息，以便操作系統(tǒng)的進程調(diào)度程序?qū)M程進行調(diào)度。這些信息包括標志信息、說明信息、現(xiàn)場信息和管理信息等； (2)標志進程的存在，進程控制塊是進程存在的唯一標志 什么是可再入程序？答：（1） 什么是 可再入程序 。 一個能被 多個用戶同時調(diào)用 的程序稱做 可再入 的程序。 （2） 可再入程序的性質(zhì)。 可再入程序必須是純代碼，在執(zhí)行時自身不改變； 一個可再入程序要求調(diào)用者提供工作區(qū)，以保證程序以同樣方式為各用戶服務(wù)。 編譯程序 和 操作系統(tǒng)程序 通常都是可再入程序，能同時被不同用戶調(diào)用而構(gòu)成不同的進程。 闡述進程調(diào)度的常用算法：先來先服務(wù)、優(yōu)先數(shù)法、輪轉(zhuǎn)法。答： 先來先服務(wù)調(diào)度算法 該算法按進程進入就緒隊列的先后次序選擇可以占用處理器的進程。 優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法 對每個進程確定一個優(yōu)先數(shù)，該算法總是讓優(yōu)先數(shù)最高的進程先使用處理器。對具有相同優(yōu)先數(shù)的進程，再采用先來先服務(wù)的次序分配處理器。系統(tǒng)常以任務(wù)的緊迫性和系統(tǒng)效率等因素確定進程的優(yōu)先數(shù)。進程的優(yōu)先數(shù)可以固定的，也可隨進程執(zhí)行過程動態(tài)變化。 一個高優(yōu)先數(shù)的進程占用處理器后，系統(tǒng)處理該進程時有兩種方法，一是非搶占式，另一種是可搶占式。前者是此進程占用處理器后一直運行到結(jié)束，除非本身主動讓出處理器，后者則是嚴格保證任何時刻總是讓優(yōu)先數(shù)最高的進程在處理器上運行。 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法 把規(guī)定進程一次使用處理器的最長時間稱為時間片。時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法讓就緒進程按就緒的先后次序排成隊列，每次總選擇該隊列中第一個進程占用處理器，但規(guī)定只能使用一個時間片，如該進程尚未完成，則排入隊尾，等待下一個供它使用的時間片。各個進程就這樣輪轉(zhuǎn)運行。時間片輪轉(zhuǎn)算法經(jīng)常用于分時操作系統(tǒng)中。 程序狀態(tài)字包含哪些主要內(nèi)容?答：(1)程序基本狀態(tài)　　　　 (2)中斷碼　　　　 (3)中斷屏蔽位比較進程調(diào)度與作業(yè)調(diào)度的不同點。答：1）作業(yè)調(diào)度是宏觀調(diào)度，它決定了哪一個作業(yè)能進入主存。進程調(diào)度是微觀調(diào)度，它決定各作業(yè)中的哪一個進程占有中央處理機。（或）作業(yè)調(diào)度是高級調(diào)度，它位于操作系統(tǒng)的作業(yè)管理層次。進程調(diào)度是低級調(diào)度，它位于操作系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層。（2）作業(yè)調(diào)度是選符合條件的收容態(tài)作業(yè)裝入內(nèi)存。進程調(diào)度是從就緒態(tài)進程中選一個占用處理機。C程序說明系統(tǒng)調(diào)用fork()的應(yīng)用。請在①②③④處填入有關(guān)父、子進程的正確語句： ／* Example to demonstrate the function of System Call fork *／ main() { int i； ① if(i)＞0 { printf(“②”) ； } else{ printf(“③”) ； } printf(“④”) ； } 執(zhí)行本程序時，子進程在標準輸出上打印以下結(jié)果： It is child process． Exit． 父進程在標準輸出上打印以下結(jié)果： It is Parent process． Exit．1單道批處理環(huán)境下有5個作業(yè)，各作業(yè)進入系統(tǒng)的時間和估計運行時間如下表所示：作業(yè)進入系統(tǒng)時間估計運行時間/分鐘18:004028:203038:301249:001859:105(1) 如果應(yīng)用先來先服務(wù)的作業(yè)調(diào)度算法，試將下面表格填寫完整。作業(yè)進入系統(tǒng)時間估計運行時間/分鐘開始時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間/分鐘18:004028:203038:301249:001859:105作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時間T= （2）如果應(yīng)用最短作業(yè)優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法，試將下面表格填寫完整。作業(yè)進入系統(tǒng)時間估計運行時間/分鐘開始時間結(jié)束時間周轉(zhuǎn)時間/分鐘18:00