【正文】 《操作系統(tǒng)教程》南郵正式版習(xí)題解答第三章 進(jìn)程管理與調(diào)度習(xí)題什么是多道程序設(shè)計(jì)？多道程序設(shè)計(jì)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(gè)計(jì)算問題同時(shí)裝入一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存儲(chǔ)器并行執(zhí)行，這種設(shè)計(jì)技術(shù)稱“ 多道程序設(shè)計(jì) ”，這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱“多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)” 或簡(jiǎn)稱“多道系統(tǒng)”。在多道程序設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，主存儲(chǔ)器中同時(shí)存放了多個(gè)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(chǔ)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置多種外圍設(shè)備，采用多道程序設(shè)計(jì)并行工作時(shí)，可以將使用不同設(shè)備的程序搭配在一起同時(shí)裝入主存儲(chǔ)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(jì)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(shí)間內(nèi)的算題量，從而提高了吞吐率。 請(qǐng)描述進(jìn)程的定義和屬性。答：進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配、調(diào)度和保護(hù)的獨(dú)立單位。進(jìn)程的屬性有：結(jié)構(gòu)性?共享性?動(dòng)態(tài)性?獨(dú)立性?制約性?并發(fā)性請(qǐng)描述進(jìn)程與程序的區(qū)別及關(guān)系。答：程序是靜止的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的。進(jìn)程包括程序和程序處理的對(duì)象（數(shù)據(jù)集），進(jìn)程能得到程序處理的結(jié)果。進(jìn)程和程序并非一一對(duì)應(yīng)的，一個(gè)程序運(yùn)行在不同的數(shù)據(jù)集上就構(gòu)成了不同的進(jìn)程。通常把進(jìn)程分為“系統(tǒng)進(jìn)程”和“用戶進(jìn)程”兩大類，把完成操作系統(tǒng)功能的進(jìn)程稱為系統(tǒng)進(jìn)程，而完成用戶功能的進(jìn)程則稱為用戶進(jìn)程。 進(jìn)程有哪三種基本狀態(tài)？三種進(jìn)程狀態(tài)如何變化？答：通常，根據(jù)進(jìn)程執(zhí)行過程中不同時(shí)刻的狀態(tài)，可歸納為三種基本狀態(tài)： 等待態(tài) ：等待某個(gè)事件的完成； 　　 就緒態(tài) ：等待系統(tǒng)分配處理器以便運(yùn)行； 　　 運(yùn)行態(tài) ：占有處理器正在運(yùn)行。 進(jìn)程在執(zhí)行中狀態(tài)會(huì)不斷地改變，每個(gè)進(jìn)程在任何時(shí)刻總是處于上述三種基本狀態(tài)的某一種基本狀態(tài)，進(jìn)程狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換關(guān)系：運(yùn)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(yù)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(yùn)行。 運(yùn)行態(tài)→就緒態(tài) 不是由于自身原因，而是由外界原因使運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程讓出處理器，這時(shí)候就變成就緒態(tài)。例如時(shí)間片用完，或有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程來搶占處理器等。 就緒態(tài)→運(yùn)行態(tài) 系統(tǒng)按某種策略選中就緒隊(duì)列中的一個(gè)進(jìn)程占用處理器，此時(shí)就變成了運(yùn)行態(tài)。 進(jìn)程控制塊是什么，有何作用？通常進(jìn)程控制塊包含哪些信息？答：進(jìn)程控制塊(Process Control Block,簡(jiǎn)稱PCB)，是操作系統(tǒng)為進(jìn)程分配的用于標(biāo)志進(jìn)程，記錄各進(jìn)程執(zhí)行情況的。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的標(biāo)志，它記錄了進(jìn)程從創(chuàng)建到消亡動(dòng)態(tài)變化的狀況，進(jìn)程隊(duì)列實(shí)際也是進(jìn)程控制塊的鏈接。操作系統(tǒng)利用進(jìn)程控制塊對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制和管理。 標(biāo)志信息 含唯一的進(jìn)程名 　　 說明信息 有進(jìn)程狀態(tài)、等待原因、進(jìn)程程序存放位置和進(jìn)程數(shù)據(jù)存放位置 　　 現(xiàn)場(chǎng)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(duì)列指針 進(jìn)程控制塊的作用有： (1)記錄進(jìn)程的有關(guān)信息，以便操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度程序?qū)M(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。這些信息包括標(biāo)志信息、說明信息、現(xiàn)場(chǎng)信息和管理信息等； (2)標(biāo)志進(jìn)程的存在，進(jìn)程控制塊是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志 什么是可再入程序？答：（1） 什么是 可再入程序 。 一個(gè)能被 多個(gè)用戶同時(shí)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(shí)自身不改變； 一個(gè)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(shí)被不同用戶調(diào)用而構(gòu)成不同的進(jìn)程。 闡述進(jìn)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(jìn)程進(jìn)入就緒隊(duì)列的先后次序選擇可以占用處理器的進(jìn)程。 優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法 對(duì)每個(gè)進(jìn)程確定一個(gè)優(yōu)先數(shù)，該算法總是讓優(yōu)先數(shù)最高的進(jìn)程先使用處理器。對(duì)具有相同優(yōu)先數(shù)的進(jìn)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(jìn)程的優(yōu)先數(shù)。進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)可以固定的，也可隨進(jìn)程執(zhí)行過程動(dòng)態(tài)變化。 一個(gè)高優(yōu)先數(shù)的進(jìn)程占用處理器后，系統(tǒng)處理該進(jìn)程時(shí)有兩種方法，一是非搶占式，另一種是可搶占式。前者是此進(jìn)程占用處理器后一直運(yùn)行到結(jié)束，除非本身主動(dòng)讓出處理器，后者則是嚴(yán)格保證任何時(shí)刻總是讓優(yōu)先數(shù)最高的進(jìn)程在處理器上運(yùn)行。 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度法 把規(guī)定進(jìn)程一次使用處理器的最長(zhǎng)時(shí)間稱為時(shí)間片。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法讓就緒進(jìn)程按就緒的先后次序排成隊(duì)列，每次總選擇該隊(duì)列中第一個(gè)進(jìn)程占用處理器，但規(guī)定只能使用一個(gè)時(shí)間片，如該進(jìn)程尚未完成，則排入隊(duì)尾，等待下一個(gè)供它使用的時(shí)間片。各個(gè)進(jìn)程就這樣輪轉(zhuǎn)運(yùn)行。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法經(jīng)常用于分時(shí)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(jìn)程調(diào)度與作業(yè)調(diào)度的不同點(diǎn)。答：1）作業(yè)調(diào)度是宏觀調(diào)度，它決定了哪一個(gè)作業(yè)能進(jìn)入主存。進(jìn)程調(diào)度是微觀調(diào)度，它決定各作業(yè)中的哪一個(gè)進(jìn)程占有中央處理機(jī)。（或）作業(yè)調(diào)度是高級(jí)調(diào)度，它位于操作系統(tǒng)的作業(yè)管理層次。進(jìn)程調(diào)度是低級(jí)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(jìn)程調(diào)度是從就緒態(tài)進(jìn)程中選一個(gè)占用處理機(jī)。C程序說明系統(tǒng)調(diào)用fork()的應(yīng)用。請(qǐng)?jiān)冖佗冖邰芴幪钊胗嘘P(guān)父、子進(jìn)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(shí)，子進(jìn)程在標(biāo)準(zhǔn)輸出上打印以下結(jié)果： It is child process． Exit． 父進(jìn)程在標(biāo)準(zhǔn)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(gè)作業(yè)，各作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)間和估計(jì)運(yùn)行時(shí)間如下表所示：作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間估計(jì)運(yùn)行時(shí)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(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/分鐘開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間/分鐘18:004028:203038:301249:001859:105作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)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(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間估計(jì)運(yùn)行時(shí)間/分鐘開始時(shí)間結(jié)束時(shí)間周轉(zhuǎn)時(shí)間/分鐘18:00