【正文】 nk }while(1)。 } else { wait(chopstick[(i+1)%5])。 semaphore chopstick[5]={1}。 如果缺少了 V(empty)，例如在生產者進程向 n 個緩沖區(qū)放滿產品后消費者進程才開始從中取產品，這時 empty=0， full=n，那么每當消費者進程取走一個產品時 empty 并沒有被改變，直到緩沖池中的產品都取走了， empty 的值也一直是 0，即使目前緩沖池有 n 個空緩沖區(qū)，生產者進程要想再往緩沖池中投放產品會因申請不到空緩沖區(qū)而被阻塞。 當進程不能進入臨界區(qū)時，應立即 放棄占用 CPU，以使其它進程有機會得到 CPU 的使用權，以免陷入“饑餓”狀態(tài) 。 當有一個進程在臨界區(qū)時，其它欲進入臨界區(qū)的進程必須等待，以保證進程互斥地訪問臨界資源。 (3) 同步機構需要遵循的基本準則是什么？請簡要說明。進程同步的主要任務就是使并發(fā)執(zhí)行的各進程之間能有效地共享資源和相互合作，從而在執(zhí)行時間、次序上相互制約，按照一定的協(xié)議協(xié)調執(zhí)行，使程序的執(zhí)行 具有可再現性。 動態(tài)優(yōu)先級是 在 進程運行前先確定一個優(yōu)先級， 進程 運行過程中根據進程 等待時間的長短、執(zhí)行時間的多少、輸入輸出信息量的大小等，通過計算得到新的優(yōu)先級。 3. 進程由于等待事件而放棄 CPU后 , 進入等待隊列 , 一旦等待的事件發(fā)生 , 則回到原來的就緒隊列。它的算法思想如下 (設采用搶占式調度 )： 1. 需要設置多個就緒隊列，并且為它們分別賦予不同的優(yōu)先級。調度程序暫停當前進程的執(zhí)行，將其送到就緒隊列的末尾，并通過 CPU 現場切換執(zhí)行當前的隊首進程，當然，進程可以未使用完一個時間片，就讓出 CPU(如阻塞 )。 解： 在采用時間片輪轉調度 算法的系統(tǒng)中，將系統(tǒng)中所有的就緒進程按照 FCFS 原則，排成一個隊列。 3. 短進程優(yōu)先原則 。 各進程按系統(tǒng)分配給的一個時間片運行，當該時間片用完或由于該進程等待某事件發(fā)生而被阻塞時，系統(tǒng)就停止該進程的執(zhí)行而重新進行調度。 ? 低級調度：按照一定的算法從就緒隊列中選擇一個進程，然后將處理器分配給它。 (15) 處理器調度的層次有哪些？各層次的主要工作是什么？ 解： 處理器調度的層次分為三級調度：高級調度、中級調度和低級調度。 4. 管理開銷不同。 2. 并發(fā)粒度不同。 (14) 什么是線程？請比較它與進程的異同。創(chuàng)建原語首先 為新進程申請獲得惟一的數字標示符，并從 PCB 集合中 獲取一個空白 PCB；為新進程的程序和數據以及用戶棧分配必要的內存空間；然后對 PCB 進程初始化；最后將新進程插入就緒隊列中，等待被調度執(zhí)行。 (11) 試說明引起進程阻塞和喚醒的典型事件。 (9) 試說明引起進程創(chuàng)建的典型事件 。 解： 在引入掛起狀態(tài)的操作系統(tǒng)中，又增加了靜止就緒和靜止阻塞兩個新的進程狀態(tài)。 掛起狀態(tài)的特點： 交換到磁盤 上的進程 ，不讓其參與進程調度，以達到平衡系統(tǒng)負荷的目的 。 ? 就緒狀態(tài) ：進程已獲取到除 CPU 之外的所有必要資源，只要再得到 CPU，就可以馬上投入運行。 (4) 什么是 PCB？它具有什么作用？為什么說 PCB 是進程存在的唯一標識？ 解： 進程控制塊 (Process Control Block， PCB)是操作系統(tǒng)為了管理進程而設置的一個專門的數據結構，用它來記錄進程的外部特征，描述進程的運動變化過程。引入進程的目的正是為了使其程序能和其它進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。 (2) 什么是進程？為什么要在操作系統(tǒng)中引入進程？ 解： 進程是 可并發(fā)執(zhí)行且具有獨立功能的程序在一個數據集合上的運行過程，它是操作系統(tǒng)進行資源分配和調度的基本單位 。 第 3章 處理器管理 (1) 為什么程序并發(fā)執(zhí)行會產生間斷性特征，并失去封閉性和可再現性？ 解： 之所以產生間斷性特征是因為 多個程序在并發(fā)執(zhí)行時，需要為了完成同一 項任務而相互合作，并發(fā)執(zhí)行的程序間的這種相互制約導致了“暫停 — 執(zhí)行 — 暫?！?的間斷性運行規(guī)律。每當用戶在程序中需要操作系 統(tǒng)提供某種服務時，便可利用一條系統(tǒng)調用命令，去調用所需的系統(tǒng)過程。 3. 操作文件系統(tǒng) ：為了保證實現“按名存取”，文件系統(tǒng)應該為用戶提供根據文件名來創(chuàng)建、訪問、修改、刪除文件的方法，以確保文件數據的安全可靠以及正確存取。 操作系統(tǒng)包括三種類型的用戶接口：命令接口（具體又可分為聯機命令接口與脫機命令接口）、 程序接口及圖形化用戶接口。初始引導 工作由 BIOS 完成，主要完成上電自檢，初 始化基本輸入輸出設備，載入操作系統(tǒng)內核代碼等工作。 解： 系統(tǒng) 的 生成 過程：當 裸機啟動后，會運行一個特殊的程序來自動進行系統(tǒng)的生成（安裝），生成系統(tǒng)之前需要先對硬件平臺狀況進行檢查，或者從指定文件處讀取硬件系統(tǒng)的配置信息，以便根據硬件選擇合適的操作系統(tǒng)模塊組，比較重要的信息通常有： CPU 類型、內存大小、當前關聯設備的類型和數量以及操作系統(tǒng)的重要功能選項和參數。 解： 設備管理的主要作用是使用統(tǒng)一的方式控制、管理和訪問種類繁多的外圍設備。文件管理機制還要能有效管理外存空閑區(qū)域，根據文件的大小為其分配和回收空閑區(qū)。 解 ： 操作系統(tǒng)所管理的存儲器包括內存、外存等，因此存儲器管理的主要任務就是將各種存儲器件統(tǒng)一管理，保證多道程序的良好運行環(huán)境，同時還要兼顧內存利用率、邏輯上擴充內存的需求以及用戶的感受，提供優(yōu)良的控制、存取功能，為用戶提供操控存儲器的手段。 (8) 處理機管理有哪些主要功能？請簡要描述。 2. 對于重要數據，可以將其放在受到嚴密保護的服務器所在的局域網內集中管理，以便保證數據安全。 (7) 試說明客戶機 /服務器結構的操作系統(tǒng)為什么獲得廣泛應用。 VM/370 的核心程序為虛擬機監(jiān)控器 (virtual machine monitor)，它運行于裸機之上并提供多道程序功能。 (5) 試比較分布式操作系統(tǒng)和網絡操作系統(tǒng)的異同。實時系統(tǒng)也具有交互性，但人與系統(tǒng)的交互僅限于訪問系統(tǒng)中 某些特定的專用服務 程序。此外，為了給用戶提供一個統(tǒng)一、方便、有效的使用系統(tǒng)能力的手段，現代操作系統(tǒng)還需要提供一個友好的人機接口。開放性指的是 OS 應遵循世界標準規(guī)范，如開 放 系統(tǒng)互連 OSI 國際標準。 (2) 設計現代操作系統(tǒng)的主要目標是什么？ 解： 現代操作系統(tǒng)的設計目標是有效性、方便性、開放性、可擴展性等特性。 現代操作系統(tǒng)都具有并發(fā)、共享、虛擬和異步特性，其中并發(fā)性是操作系統(tǒng) 的最基本特征，也是 最重要的特征，其 它 三個特性均基于并發(fā)性而存在。這兩個性質是操作系統(tǒng)最重要的設計目標。因此操作系統(tǒng)的基本功能應包括處理器管理、存儲器管理、設備管理和文件管理。 解： ? 交互性：分時系統(tǒng)能夠使用戶和系統(tǒng)進行人 機對話。在實時系統(tǒng)中往往采用多級容錯措施來保證系統(tǒng)的安全及數據的安全。 (6) 什么是操作系統(tǒng)虛擬機結構？它有什么好處？ 解： 虛擬機結構 OS 最初是為了滿足用戶對分時系統(tǒng)的需求而出現的。在用戶看來就是直接在自己獨享的一臺裸機上工作。客戶機本身均具有一定的處理能力，部分數據處理和存儲工作可由本地客戶機完成，減少了服務器機的任務量。對客戶機的修改和增刪很方便，甚至可以由用戶自行進行。 (9) 存儲器管理有哪些主要功能？請簡要描述。 解： 其主要功能就是管理外存上的靜態(tài)文件，提供存取、共享和保護文件的手段，以方便用戶使用，同時禁止無權限用戶對他人資源的誤訪問或有權限用戶對資源的誤操作。 (11) 設備管理有哪些主要功能？請簡要描述。 第 2章 操作系統(tǒng)的界面 (1) 請說明系統(tǒng)生成和系統(tǒng)引導的過程。 主要 包括初始引導、內核初始化、全系統(tǒng)初始化。 (2) 操作系統(tǒng)具有哪些接口？這些接口的作用是什么？ 解： 操作系統(tǒng)為用戶提供的接口有圖形接口、命令接口和程序接口幾種形式。 2. 進行 I/O 操作 ： 用戶是不能直接控制設備的，只能通過操作系統(tǒng) 與外部設備進行交互，由 系統(tǒng)調用將結果顯示在 屏幕上或交給用戶。 (4) 系統(tǒng)調用的用途是什么？ 解： 通常，在操作系統(tǒng)內核設置有一組用于實現各種系統(tǒng)功能的子程序 (過程 )，并將它們提供給用戶程序調用。 (5) 命令解釋程序有什么作用？ 解： 命令解釋程序的主要作用是：在屏幕上產生提示符，請用戶輸入命令，然后讀入命令、識別命令，并轉至相應的命令處理程序入口地址，把控制權交給該處理程序去執(zhí)行，最后將有關處理結果 (包括出錯信息 )送屏幕顯示。 失去可再現性是因為 程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于失去了封閉性，從而導致其失去可再現性。 解： ? 并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是 OS 的重要特征。 ? 動態(tài)性是進程最基本的特性，可表現為由創(chuàng)建而產生，由調度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停執(zhí)行，以及由撤銷而消亡，因而進程有一定的生命期；而程序只是一組有序指令的集合，是靜態(tài)實體。 (5) 進程有哪些基本狀態(tài)？這些狀態(tài) 具有什么特征？ 解： 進程的三種基本狀態(tài)分別是：就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)。 (6) 為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有什么特性？ 解： 引入掛起狀態(tài)時為了滿足四種需要：調節(jié)系統(tǒng)負荷的需要、用 戶的需要、父進程的需要、系統(tǒng)的需要。同時，進程的狀態(tài)也由就緒狀態(tài)轉變 為 運行狀態(tài)；在采用時間片機制的操作系統(tǒng)中，分配給當前進程的時間片用完之后，它會暫停執(zhí)行，其狀態(tài)也由運行狀態(tài)轉換到就緒狀態(tài)；如果由于某事件發(fā)生 (比如進程需要訪問某 I/O 設備，而該設備正在被別的進程訪問 )而使進程運行 受阻 ，不能再繼續(xù)向下執(zhí)行時，它的狀態(tài)會由運行狀態(tài)轉變?yōu)樽枞麪顟B(tài)； 當進程期望的某事件發(fā)生時(比如需要訪問的 I/O 設備已可用 )，進程將從阻塞狀態(tài)轉變 為 就緒狀態(tài) (8) 說明在加入了掛起狀態(tài)的操作系統(tǒng)中，進程狀態(tài)間的轉換關系及引發(fā)轉換的典型原因。調用激活原語激活后又可以轉換到活動阻塞狀態(tài) 。 解： 引起進程撤銷的典型事件有：正常結束、異常結束、外界干預。 解： 創(chuàng)建進程的操作必須調用創(chuàng)建原語來實現。首先根據被終止進程的 標示符 ， 從 PCB 集合中查找到該進程的 PCB，從中讀出該進程的狀態(tài)，終止該進程的執(zhí)行， 如果該進程還有子孫進程，應該將它的所有 子孫進程終止，防止它們成為不可控進程；然后回收進程所擁有的資源；最后將被終止進程 (它的 PCB)從所在隊列 (或鏈表 )中移出，等待其它程序來搜集信息。 進程和線程的差異： 1. 在傳統(tǒng)的 OS 中，進程是擁有資源和獨立調度分派的基本單位，在加入線程的 OS中，線程是代替進程成為獨立調度和分派的基本單位，進程則仍是擁有資源的基本單位。進程是擁有資源的基本單位，線程除 了一些在運行過程中必不可少的資源外，基本上不擁有系統(tǒng)資源，它可以訪問自己所在的進程的資源。 進程和線程有著很多相似的地方：都可以并發(fā)執(zhí)行；都有就緒、執(zhí)行、阻塞這些基本狀態(tài)，也都可以在這些基本狀態(tài)之間轉換狀態(tài)；從創(chuàng)建到撤銷都有一定的生命周期；都需要同步工具。當系統(tǒng)中的內存使用情況緊張時，中級調度把內存中暫時不能運行的進程調到外存中等待，等內存有足夠的空閑空間時，再由中級調度決定將外存上的某些具備了運行條件的就緒進程調入內存，把其狀態(tài) 修改為就緒狀態(tài)并掛在就緒隊列中，等待進程調度。 解： 系統(tǒng)使用搶占方式進行進程調度時需要遵循一定的原則，主要有以下幾個方面： 1. 時間片原則 。當一個新的緊迫進程到達時，或者一個優(yōu)先級高的進程從阻塞狀態(tài)變成就緒狀態(tài)時，如果該進程的優(yōu)先級比當前進程的優(yōu)先級高， OS 就停止當前進程的執(zhí)行，將處理 器 分配給該優(yōu)先級高的進程，使之執(zhí)行。 (18) 說明時間片輪轉調度算法的基本思路。在一個時間片結束時，發(fā)生時鐘中斷。 解： 多級反饋隊列調度算法則不必 事先知道各進程的執(zhí)行時間，又可以滿足各種類型進程的調度需要， 它是一種目前公認較好的進程調度算法。若一個時間片未能執(zhí)行完，則降低插入到隊列 2 的末尾；依此類推，降低到最后的隊列 ，則按“時間片輪轉”算法調度直到完成。 (20) 什么是靜態(tài)和動態(tài)優(yōu)先級？如何確定靜態(tài)優(yōu)先級？ 解： 靜態(tài)優(yōu)先級是在系統(tǒng)創(chuàng)建時確定的，一經確定之后在整個進程運行期間不再改變。 作業(yè) 到達時間 運行時間 1 2 3 4 解： 用 T 表示周轉時間，用 W 表示帶權周轉時間 FCFS 的作業(yè)調度情況如下： 作業(yè) 提交時間 運行時間 開始時間 結束時間 周轉時間 帶權周轉時間 1 2 3 4 FCFS 的 T =（ +++） / 4 = W =（ +++） / 4 = SJF 的作業(yè)調度情況如下： 作業(yè) 提交時間 運行時間 開始時間 結束時間 周轉時間 帶權周轉時間 1 2 3 4 SJF 的 T=（ +++） / 4 = W =（ +++） / 4 = 高響應比優(yōu)先的作業(yè)調度情況如下： 作業(yè) 提交時間 運行時間 開始時間 結束時間 周轉時間 帶權周轉時間 1 2 3