【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 20．操作系統(tǒng)中用于完成一些特定功能的、不可中斷的過(guò)程稱為 。 答：原語(yǔ) 三．簡(jiǎn)答題 1． 在操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念 ?它與程序的關(guān)系是怎樣的 ? 答： 在操作系統(tǒng)中，由于多道程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)共享系統(tǒng)資源，共同決定這些資源的狀態(tài)，因此系統(tǒng)中各程序在執(zhí)行過(guò)程中就出現(xiàn)了相互制約的新關(guān)系，程序的執(zhí)行出現(xiàn)“走走停?！钡男聽顟B(tài)。這些都是在程序執(zhí)行的動(dòng)態(tài)過(guò)程中發(fā)生的。用程序這個(gè)靜態(tài)概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過(guò)程中 的這些特征。為此，人們引入“進(jìn)程”這一概念來(lái)描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程的性質(zhì)。 進(jìn)程和程序是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個(gè)概念，進(jìn)程不能脫離具體程序而虛設(shè)，程序規(guī)定了相應(yīng)進(jìn)程所要完成的動(dòng)作。它們的主要區(qū)別如下： (1)程序是指令的有序集合，其本身沒有任何運(yùn)行的含義，它是一個(gè)靜態(tài)的概念；進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行過(guò)程，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念。 (2)程序的存在是永久的，而進(jìn)程則是有生命期的，它因創(chuàng)建而產(chǎn)生，因調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源而暫停，因撤銷而消亡。 (3)程序僅是指令的有序集合。而進(jìn)程則由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊組成。 (4)在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程是資源分配和調(diào)度運(yùn)行的基本單位，而程序不是。 (5)進(jìn)程與程序之間不是一一對(duì)應(yīng)的，即同一程序同時(shí)運(yùn)行于若干不同的數(shù)據(jù)集合上，它將屬于若干個(gè)不同的進(jìn)程；而一個(gè)進(jìn)程至少對(duì)應(yīng)執(zhí)行一個(gè)程序。 2．為了實(shí)現(xiàn)并發(fā)進(jìn)程間的合作和協(xié)調(diào)工作，以及保證系統(tǒng)的安全，操作系統(tǒng)在進(jìn)程管理方面應(yīng)做哪些工作 ? 答： (1)進(jìn)程控制：系統(tǒng)必須設(shè)置一套控制機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程撤消以及進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 (2)進(jìn)程同步：系統(tǒng)必須設(shè)置同步機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有進(jìn)程的運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)的方式包括進(jìn)程的互斥和進(jìn)程 的同步。 (3)進(jìn)程通信：多道程序環(huán)境下可能需要諸進(jìn)程合作完成一個(gè)任務(wù)，這些進(jìn)程相互間需要通過(guò)交換信息來(lái)協(xié)調(diào)各自工作的進(jìn)度。因此系統(tǒng)必須具有進(jìn)程之間通信 (交換信息 )的能力。 (4)進(jìn)程調(diào)度：系統(tǒng)必須能夠在處理機(jī)空閑時(shí)，按一定算法從就緒進(jìn)程隊(duì)列中選擇一個(gè)就緒進(jìn)程，把處理機(jī)分配給它，并為之設(shè)置運(yùn)行的現(xiàn)場(chǎng)使其投入運(yùn)行。 3．在操作系統(tǒng)中引入線程概念的主要目的是什么？ 答：減少程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)所需付出的時(shí)空開銷，提高程序執(zhí)行的并發(fā)度。特別有利于共享存儲(chǔ)器的多處理機(jī)系統(tǒng)，和更加適合 c／ s 模型。 4．在一個(gè)單 CPU 的多道 程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，若在某一時(shí)刻有 N 個(gè)進(jìn)程同時(shí)存在，那么處于運(yùn)行態(tài)、等待態(tài)和就緒態(tài)進(jìn)程的最小和最大值分別可能是多少？ 答：若多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，在某一時(shí)刻有 N 個(gè)進(jìn)程同時(shí)存在，則處于運(yùn)行態(tài)的進(jìn)程最少 0 個(gè)，最大 1 個(gè)；處于就緒態(tài)的進(jìn)程最少 0個(gè)，最大 N— 1個(gè)；處于等待態(tài)的進(jìn)程最少0 個(gè)，最大 N 個(gè)。 5．設(shè)有 n 個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)互斥段，對(duì)于如下兩種情況： (1)如果每次只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入互斥段； (2)如果每次最多允許 m 個(gè)進(jìn)程（ mn）同時(shí)進(jìn)入互斥段。 試問(wèn)：所采用的互斥信號(hào)量初值是否相同 ?信號(hào)量的變化范圍如何 ? 答： (1)信號(hào)量的初值為 1。信號(hào)量的變化范圍是 1， 0，－ 1，?，－ (n－ 1)。 (2)信號(hào)量的初值為 m。信號(hào)量的變化范圍是： m， m－ 1，? ,1,0,? ,－ (n－ m)。 四．應(yīng)用題 1．在測(cè)量控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集任務(wù)把所采集的數(shù)據(jù)送入一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。試寫出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)兩者共享單緩沖區(qū)的同步算法。 解：在本題中，應(yīng)設(shè)置兩個(gè)信號(hào)童 sf， se，信號(hào)量 sf 表示緩沖區(qū)中是否有可供打印的 計(jì)算結(jié)果，其初值為 o；信號(hào)量 se用于表示緩沖區(qū)有無(wú)空位置存放新的信息，其初值為 1。 本題的同步 描述如下： int se=1。 int sf=0。 main( ) { cobegin get ( ) 。 pute ( )。 coend } get ( ) { while (采集工作未完成 ) { 采集一個(gè)數(shù)據(jù)； p(se)。 將數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)； v(sf)。 } } pute ( ) { while (計(jì)算工作未完成 ) { p(sf)。 從緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)； v(se)。 進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算； } } 2．下圖給出了四個(gè)進(jìn)程合作完成某一任務(wù)的前趨圖， 試說(shuō)明這四個(gè)進(jìn)程間的同步關(guān)系并用P、 V 操作描述它。 解：上圖說(shuō)明任務(wù)啟動(dòng)后 Sl先執(zhí)行。當(dāng) S1 結(jié)束后， S S3 可以開始執(zhí)行。 S S3 完成后， S4 才能開始執(zhí)行。為了確保這一執(zhí)行順序，設(shè)三個(gè)同步信號(hào)量 b b b4分別表示進(jìn)程 S S S4 是否可以開始執(zhí)行，其初值均為 0。這四個(gè)進(jìn)程的同步描述如下： int b2=0。 int b3=0。 int b4=0。 main ( ) { cobegin s1 ( )。 s2 ( )。 s3 ( )。 s4 ( )。 coend } s1 ( ) { ? v(b2)。 v(b3)。 } s2 ( ) { p(b2)。 ? v(b4)。 } s3 ( ) { p(b3)。 ? v(b4)。 } s4 ( ) { p(b4)。 p(b4)。 /*因在 s2 和 s3 完成后均對(duì) b4 作了 v 操作，因此這里要用兩個(gè) p 操作 */ ? } 3． 用 PV 操作解決讀者寫者問(wèn)題的正確程序如下： begin S, Sr: Semaphore。 rc: integer。 S:=1。 Sr:=1。 rc:=0。 cobegin PROCESS Reader i ( i=1,2...) begin P(Sr) rc:=rc+1。 if rc=1 then P(S)。 V(Sr)。 read file。 P(Sr)。 rc:=rc1 if rc=0 thenV(S)。 V(Sr)。 end 。 PROCESS Writer j (j=1,2...) begin P(S)。 Write file。 V(S) end。 coend 。 end。 請(qǐng)回答：（ 1）信號(hào)量 Sr 的作用； (1) 程序中什么語(yǔ)句用于讀寫互斥，寫寫互斥； (2) （ 3）若規(guī)定僅允許 5 個(gè)進(jìn)程同時(shí)讀怎樣修 改程序？ 答： （ 1） Sr 用于讀者計(jì)數(shù) rc 的互斥信號(hào)量； （ 2） if rc=1 then P（ S）中的 P（ S）用于讀寫互斥，寫者進(jìn)程中的 P（ S）用于寫寫互斥，讀寫互斥。 （ 3）程序中增加一個(gè)信號(hào)量 S5，初值為 5， P（ S5）語(yǔ)句加在讀者進(jìn)程 P（ Sr）之前， V（ S5）語(yǔ)句加在讀者進(jìn)程第 2 個(gè) V（ Sr）之后。 4. 設(shè)公共汽車上，司機(jī)和售票員的活動(dòng)分別是： 司機(jī)的活動(dòng)： 啟動(dòng)車輛； 正常行車； 到站停車； 售票員的活動(dòng)：關(guān)車門； 售票； 開車門； 在汽車不斷的到站、停車、行駛過(guò)程中，這兩個(gè)活動(dòng)有什么同步關(guān)系？用信號(hào)量和 P、 V操作實(shí)現(xiàn)他們的同步。 解：在汽車行駛過(guò)程中，司機(jī)活動(dòng)與售票員活動(dòng)之間的同步關(guān)系為：售票員關(guān)車門后， 向司機(jī)發(fā)開車信號(hào)，司機(jī)接到開車信號(hào)后啟動(dòng)車輛，在汽車正常行駛過(guò)程中售票員售票，到站時(shí)司機(jī)停車，售票員在車停后開車門讓乘客上下車。因此司機(jī)啟動(dòng)車輛的動(dòng)作必須與售票員關(guān)車門的動(dòng)作取得同步；售票員開車門的動(dòng)作也必須與司機(jī)停車取得向步，在本題中，應(yīng)設(shè)置兩個(gè)信號(hào)量： s s2， s1表示是否允許司機(jī)啟動(dòng)汽車，其初值為 0： s2表示是否允許售票員開門，其初值為 0。用 P、 v原語(yǔ)描述如下： int s1=0。 int s2=0。 main ( ) { cobegin driver ( )。 busman ( )。 coend } driver ( ) { while(1) { p(s1)。 啟動(dòng)車輛； 正常行車； 到站停車； v(s2)。 } } busman ( ) { while(1) { 關(guān)車門； v(s1)。 售票； p(s2)。 開車門； 上下乘客； } } 第三章 處理機(jī)調(diào)度與死鎖 一．選擇題 1．在為多道程序所提供的可共享的系統(tǒng)資源不足時(shí)，可能出現(xiàn)死鎖。但是，不適當(dāng)?shù)? 也可能產(chǎn)生死鎖。 A．進(jìn)程優(yōu)先權(quán) C. 進(jìn)程推進(jìn)順序 答： C 2．采用資源剝奪法可解除死鎖，還可以采用 方法解除死鎖。 A．執(zhí)行并行操作 B．撤消進(jìn)程 C．拒絕分配新資源 D. 修改信號(hào)量 答： B 4．產(chǎn)生死鎖的必要條件有四個(gè)，要防止死鎖的發(fā)生，可以破壞這 四個(gè)必要條件之一，但破壞 條件是不大實(shí)際的。 A．互斥 B．不可搶占 C．部分分配 D. 循環(huán)等持 答： A 5．在分時(shí)操作系統(tǒng)中，進(jìn)程調(diào)度經(jīng)常采用 算法 . A．先來(lái)先服務(wù) B．最高優(yōu)先權(quán) C. 時(shí)間片輪轉(zhuǎn) D．隨機(jī) 答： C 6．資源的按序分配策略可以破壞 條件。 A．互斥使用資源 B. 占有且等待資源 C. 非搶奪資源 D．循環(huán)等待資源 答： D 7．在 情況下，系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖。 A．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了重大故障 B．有多個(gè)封鎖的進(jìn)程同時(shí)存在 C．苦干進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而無(wú)休止地相互等持他方釋放已占有的資源 D．資源數(shù)大大小于進(jìn)程數(shù)或進(jìn)程同時(shí)申請(qǐng)的資源數(shù)大大超過(guò)資源總數(shù) 答： C 8．銀行家算法是一種 算法。 A．死鎖解除 B．死鎖避免 C. 死鎖預(yù)防 D. 死鎖檢測(cè) 答： B 9. 優(yōu)先權(quán)是在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確定的，確定之后在整個(gè)進(jìn)程運(yùn)行期間不再改變。 A. 先來(lái)先服務(wù) B．靜態(tài) C．動(dòng)態(tài) D．短作業(yè) 答： B 10. 某系統(tǒng)中有 3 個(gè)并 發(fā)進(jìn)程，都需要同類資源 4個(gè)，試問(wèn)該系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生死鎖的最少資源數(shù)是 . A． 9 B． 10 C． 11 D． 12 答： B 11．在下列解決死鎖的方法中，屬于死鎖預(yù)防策略的是 。 A. 銀行家算法 B．資源有序分配法 C．死鎖檢測(cè)法 D．資源分配圖化簡(jiǎn)法 答： B 12．以下敘述中正確的是 。 A．調(diào)度原語(yǔ)主要是按照一定的算法，從阻塞隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程，將處理機(jī)分配給它。 B．預(yù)防死鎖的發(fā)生可以通過(guò)破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件之一來(lái)實(shí)現(xiàn) ,但破壞互斥 條件的可能性不大。 C．進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)時(shí)要執(zhí)行開鎖原語(yǔ)。 D．既考慮作業(yè)等待時(shí)間，又考慮作業(yè)執(zhí)行時(shí)間的調(diào)度算法是先來(lái)先服務(wù)算法 答： B 13． 是作業(yè)存在的惟一標(biāo)志。 A. 作業(yè)名 B. 進(jìn)程控制塊 C. 作業(yè)控制塊 D．程序名 答： C 14．作業(yè)調(diào)度算法的選擇常考慮因素之一是使系統(tǒng)有最高的吞吐量，為此應(yīng) 。 A. 不讓處理機(jī)空閑 B．能夠處理盡可能多的作業(yè) C. 使各類用戶都滿意 D．不使系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜 答： B 15．用戶使用操作系統(tǒng)通常有三種 手段，它們是終端命令、系統(tǒng)調(diào)用命令和 。 A．計(jì)算機(jī)高級(jí)指令 B．宏命令 C. 作業(yè)控制語(yǔ)言 D．匯編語(yǔ)言 答： C 16．在分時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行的作業(yè)通常稱為 。 A．后臺(tái)作業(yè) B．長(zhǎng)作業(yè) C. 終端型作業(yè) D．批量型作業(yè) 答： C 17. 當(dāng)作業(yè)進(jìn)入完成狀態(tài)，操作系統(tǒng) 。 A. 將刪除該作業(yè)并收回其所占資源，同時(shí)輸出結(jié)果 B．將該作業(yè)的控制塊從當(dāng)前作業(yè)隊(duì)列中剔除，收回其所占資源 C. 將收回 該作業(yè)所占資源并輸出結(jié)果 D．將輸出結(jié)果并刪除內(nèi)存中的作業(yè) 答： B 18. 在各種作業(yè)調(diào)度算法中，若所有作業(yè)同時(shí)到達(dá)，則平均等待時(shí)間最短的算法是 。 A．先來(lái)先服務(wù) B．優(yōu)先權(quán)調(diào)度 C. 最高響應(yīng)比優(yōu)先 D．短作業(yè)優(yōu)先 答： D 19. 既考慮作業(yè)等待時(shí)間，又考慮作業(yè)執(zhí)行時(shí)間的調(diào)度算法是 。 A. 響應(yīng)比高者優(yōu)先 B．短作業(yè)優(yōu)先 C. 優(yōu)先級(jí)調(diào)度 D．先來(lái)先服務(wù) 答： A 20．作業(yè)調(diào)度程序從處于 狀態(tài)的隊(duì)列中選取適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)投入運(yùn)行。 A．運(yùn)行 B．提交 C 完成 D．后備