【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ait(empty)。wait(s1,s2,s3,...,sn)。 //s1,s2,...,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty 外其余的條件wait(mutex)。buffer(in):=nextp。in:=(in+1) mod n。signal(mutex)。signal(full)。signal(s1,s2,s3,...,sn)。until false。endconsumer: beginrepeatwait(full)。wait(k1,k2,k3,...,kn)。 //k1,k2,...,kn 為執(zhí)行消費(fèi)者進(jìn)程除full 外其余的條件wait(mutex)。nextc:=buffer(out)。out:=(out+1) mod n。signal(mutex)。signal(empty)。signal(k1,k2,k3,...,kn)。consume the item in nextc。until false。endparendend32．什么是信號(hào)量集？試?yán)眯盘?hào)量集寫出讀者一寫者問題的解法。答：對(duì)AND信號(hào)量加以擴(kuò)充，形成的信號(hào)量集合的讀寫機(jī)制。解法：Var RN integer。L,mx: semaphore:=RN,1。beginparbeginreader:beginrepeatSwait(L,1,1)。Swait(mx,1,1)?！璸erform read operation?！璖signal(L,1)。until falseendwriter:beginrepeatSwait(mx,1,1。L,RN,0)。perform write operation。Ssignal(mx,1)。until falseendparendend33．試比較進(jìn)程間的低級(jí)與高級(jí)通信工具。答：用戶用低級(jí)通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，效率低，通信對(duì)用戶不透明，所有操作都必須由程序員來(lái)實(shí)現(xiàn)，而高級(jí)通信工具彌補(bǔ)了這些缺陷，用戶直接利用操作系統(tǒng)提供的一組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。34．當(dāng)前有哪幾種高級(jí)通信機(jī)制？答：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)、消息傳遞系統(tǒng)以及管道通信系統(tǒng)。35．消息隊(duì)列通信機(jī)制有哪幾方面的功能？答：（1）構(gòu)成消息（2）發(fā)送消息（3）接收梢息（4）互斥與同步。36．為什么要在OS 中引入線程？答：在操作系統(tǒng)中引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)所付出的時(shí)空開銷，使OS具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進(jìn)程是分配資源的基本單位,而線程則是系統(tǒng)調(diào)度的基本單位。37．試說(shuō)明線程具有哪些屬性？答：（1)輕型實(shí)體（2）獨(dú)立調(diào)度和分派的基本單位（3）可并發(fā)執(zhí)行（4）共享進(jìn)程資源。38. 試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對(duì)進(jìn)程和線程進(jìn)行比較。答：（1）調(diào)度性。線程在OS 中作為調(diào)度和分派的基本單位，進(jìn)程只作為資源擁有的基本單位。（2）并發(fā)性。進(jìn)程可以并發(fā)執(zhí)行，一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程也可并發(fā)執(zhí)行。（3）擁有資源。進(jìn)程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運(yùn)行時(shí)必不可少的資源，本身基本不擁有系統(tǒng)資源，但可以訪問隸屬進(jìn)程的資源。（4）系統(tǒng)開銷。操作系統(tǒng)在創(chuàng)建、撤消和切換進(jìn)程時(shí)付出的開銷顯著大于線程。39. 為了在多線程OS 中實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的同步與通信，通常提供了哪幾種同步機(jī)制？答：同步功能可以控制程序流并訪問共享數(shù)據(jù)，從而并發(fā)執(zhí)行多個(gè)線程。共有四種同步模型：互斥鎖、讀寫鎖、條件變量和信號(hào)。40．用于實(shí)現(xiàn)線程同步的私用信號(hào)量和公用信號(hào)量之間有何差別？答：（1）私用信號(hào)量。當(dāng)某線程需利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)同一進(jìn)程中各線程之間的同步時(shí)，可調(diào)用創(chuàng)建信號(hào)量的命令來(lái)創(chuàng)建一個(gè)私用信號(hào)量，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放在應(yīng)用程序的地址空間中。（2）公用信號(hào)量。公用信號(hào)量是為實(shí)現(xiàn)不同進(jìn)程間或不同進(jìn)程中各線程之間的同步而設(shè)置的。其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是存放在受保護(hù)的系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)中，由OS為它分配空間并進(jìn)行管理。41．何謂用戶級(jí)線程和內(nèi)核支持線程？答：（1）用戶級(jí)線程：僅存在于用戶空間中的線程，無(wú)須內(nèi)核支持。這種線程的創(chuàng)建、撤銷、線程間的同步與通信等功能，都無(wú)需利用系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)。用戶級(jí)線程的切換通常發(fā)生在一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程的諸多線程之間，同樣無(wú)需內(nèi)核支持。（2）內(nèi)核支持線程：在內(nèi)核支持下運(yùn)行的線程。無(wú)論是用戶進(jìn)程中的線程，還是系統(tǒng)線程中的線程，其創(chuàng)建、撤銷和切換等都是依靠?jī)?nèi)核，在內(nèi)核空間中實(shí)現(xiàn)的。在內(nèi)核空間里還為每個(gè)內(nèi)核支持線程設(shè)置了線程控制塊，內(nèi)核根據(jù)該控制塊感知某線程的存在并實(shí)施控制。42．試說(shuō)明用戶級(jí)線程的實(shí)現(xiàn)方法。答：用戶級(jí)線程是在用戶空間中的實(shí)現(xiàn)的，運(yùn)行在“運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)”與“內(nèi)核控制線程”的中間系統(tǒng)上。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)用于管理和控制線程的函數(shù)的集合。內(nèi)核控制線程或輕型進(jìn)程LWP可通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用獲得內(nèi)核提供服務(wù)，利用LWP進(jìn)程作為中間系統(tǒng)。43．試說(shuō)明內(nèi)核支持線程的實(shí)現(xiàn)方法。答：系統(tǒng)在創(chuàng)建新進(jìn)程時(shí)，分配一個(gè)任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)PTDA，其中包括若干個(gè)線程控制塊TCB空間。創(chuàng)建一個(gè)線程分配一個(gè)TCB，有關(guān)信息寫入TCB，為之分配必要的資源。當(dāng)PTDA中的TCB 用完，而進(jìn)程又有新線程時(shí)，只要所創(chuàng)建的線程數(shù)目未超過(guò)系統(tǒng)允許值，系統(tǒng)可在為之分配新的TCB；在撤銷一個(gè)線程時(shí)，也應(yīng)回收線程的所有資源和TCB。第三章第三章 處理機(jī)調(diào)度與死鎖1．高級(jí)調(diào)度與低級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是什么？為什么要引入中級(jí)調(diào)度？答：高級(jí)調(diào)度的主要任務(wù)是根據(jù)某種算法，把外存上處于后備隊(duì)列中的那些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。低級(jí)調(diào)度是保存處理機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)信息，按某種算法先取進(jìn)程，再把處理器分配給進(jìn)程。引入中級(jí)調(diào)度的主要目的是為了提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量。使那些暫時(shí)不能運(yùn)行的進(jìn)程不再占用內(nèi)存資源，將它們調(diào)至外存等待，把進(jìn)程狀態(tài)改為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。2．何謂作業(yè)、作業(yè)步和作業(yè)流？答：作業(yè)包含通常的程序和數(shù)據(jù)，還配有作業(yè)說(shuō)明書。系統(tǒng)根據(jù)該說(shuō)明書對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行控制。批處理系統(tǒng)中是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存。作業(yè)步是指每個(gè)作業(yè)運(yùn)行期間都必須經(jīng)過(guò)若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立相互關(guān)聯(lián)的順序加工的步驟。作業(yè)流是指若干個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)后依次存放在外存上形成的輸入作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個(gè)作業(yè)進(jìn)程處理，于是形成了處理作業(yè)流。3．在什么情況下需要使用作業(yè)控制塊JCB？其中包含了哪些內(nèi)容？答：每當(dāng)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)便為每個(gè)作業(yè)建立一個(gè)作業(yè)控制塊JCB，根據(jù)作業(yè)類型將它插入到相應(yīng)的后備隊(duì)列中。JCB 包含的內(nèi)容通常有：1) 作業(yè)標(biāo)識(shí)2)用戶名稱3)用戶賬戶4)作業(yè)類型（CPU繁忙型、I/O 芳名型、批量型、終端型）5)作業(yè)狀態(tài)6)調(diào)度信息（優(yōu)先級(jí)、作業(yè)已運(yùn)行）7)資源要求8)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間9) 開始處理時(shí)間10) 作業(yè)完成時(shí)間11) 作業(yè)退出時(shí)間12) 資源使用情況等4．在作業(yè)調(diào)度中應(yīng)如何確定接納多少個(gè)作業(yè)和接納哪些作業(yè)？答:作業(yè)調(diào)度每次接納進(jìn)入內(nèi)存的作業(yè)數(shù)，取決于多道程序度。應(yīng)將哪些作業(yè)從外存調(diào)入內(nèi)存，取決于采用的調(diào)度算法。最簡(jiǎn)單的是先來(lái)服務(wù)調(diào)度算法，較常用的是短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法和基于作業(yè)優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法。5．試說(shuō)明低級(jí)調(diào)度的主要功能。答：（1）保存處理機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)信息（2）按某種算法選取進(jìn)程（3）把處理機(jī)分配給進(jìn)程。6．在搶占調(diào)度方式中，搶占的原則是什么？答：搶占的原則有：時(shí)間片原則、優(yōu)先權(quán)原則、短作業(yè)優(yōu)先權(quán)原則等。7．在選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法時(shí)，應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么？答：（1）面向用戶的準(zhǔn)則：周轉(zhuǎn)時(shí)間短、響應(yīng)時(shí)間快、截止時(shí)間的保證、優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則。（2）面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則：系統(tǒng)吞吐量高、處理機(jī)利用率好、各類資源的平衡利用。8．在批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，各采用哪幾種進(jìn)程（作業(yè)）調(diào)度算法？答：批處理系統(tǒng)的調(diào)度算法：短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先權(quán)、高響應(yīng)比優(yōu)先、多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法。分時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法：最早截止時(shí)間優(yōu)先即EDF、最低松弛度優(yōu)先即LLF算法。9．何謂靜態(tài)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)？確定靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的依據(jù)是什么？答：靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)確定且在進(jìn)程的整個(gè)運(yùn)行期間保持不變的優(yōu)先級(jí)。動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)是指在創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)賦予的優(yōu)先權(quán)，可以隨進(jìn)程推進(jìn)或隨其等待時(shí)間增加而改變的優(yōu)先級(jí)，可以獲得更好的調(diào)度性能。確定進(jìn)程優(yōu)先級(jí)的依據(jù)：進(jìn)程類型、進(jìn)程對(duì)資源的需求和用戶要求。10．試比較FCFS和SPF兩種進(jìn)程調(diào)度算法。答：相同點(diǎn)：兩種調(diào)度算法都可以用于作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。不同點(diǎn)：FCFS調(diào)度算法每次都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或多個(gè)最先進(jìn)入該隊(duì)列的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存、分配資源、創(chuàng)建進(jìn)程、插入到就緒隊(duì)列。該算法有利于長(zhǎng)作業(yè)/進(jìn)程，不利于短作業(yè)/進(jìn)程。SPF算法每次調(diào)度都從后備隊(duì)列中選擇一個(gè)或若干個(gè)估計(jì)運(yùn)行時(shí)間最短的作業(yè)，調(diào)入內(nèi)存中運(yùn)行。該算法有利于短作業(yè)/進(jìn)程，不利于長(zhǎng)作業(yè)/進(jìn)程。11．在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法中，應(yīng)如何確定時(shí)間片的大小？答：時(shí)間片應(yīng)略大于一次典型的交互需要的時(shí)間。一般應(yīng)考慮三個(gè)因素：系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)時(shí)間的要求、就緒隊(duì)列中進(jìn)程的數(shù)目和系統(tǒng)的處理能力。12．通過(guò)一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法不能適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)？答：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法很多，主要是基于任務(wù)的開始截止時(shí)間和任務(wù)緊急/松弛程度的任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，通常的優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法不能滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度實(shí)時(shí)性要求而不適用。13．為什么說(shuō)多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法能較好地滿足各方面用戶的需求？答：（1）終端型作業(yè)用戶提交的作業(yè)大多屬于較小的交互型作業(yè)，系統(tǒng)只要使這些作業(yè)在第一隊(duì)列規(guī)定的時(shí)間片內(nèi)完成，終端作業(yè)用戶就會(huì)感到滿足。（2）短批處理作業(yè)用戶，開始時(shí)像終端型作業(yè)一樣，如果在第一隊(duì)列中執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片段即可完成，便可獲得與終端作業(yè)一樣的響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于稍長(zhǎng)作業(yè)，通常只需在第二和第三隊(duì)列各執(zhí)行一時(shí)間片即可完成，其周轉(zhuǎn)時(shí)間仍然較短。（3）長(zhǎng)批處理作業(yè)，它將依次在第1，2，…，n個(gè)隊(duì)列中運(yùn)行，然后再按輪轉(zhuǎn)方式運(yùn)行，用戶不必?fù)?dān)心其作業(yè)長(zhǎng)期得不到處理。所以，多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法能滿足多用戶需求。14．為什么在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，要求系統(tǒng)（尤其是CPU）具有較強(qiáng)的處理能力？答：實(shí)時(shí)系統(tǒng)中通常有著多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)。若處理機(jī)的處理能力不夠強(qiáng)，有可能因?yàn)樘幚頇C(jī)忙不過(guò)來(lái)而使某些實(shí)時(shí)任務(wù)得不到及時(shí)處理，導(dǎo)致發(fā)生難以預(yù)料的后果。15．按照調(diào)度方式可將實(shí)時(shí)調(diào)度算法分為哪幾種？答：可分為非搶占式和搶占式兩種算法。而非搶占式算法又分為非搶占式輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先調(diào)度算法；搶占式調(diào)度算法又分為基于時(shí)鐘中斷的搶占式優(yōu)先權(quán)和立即搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法。16．什么是最早截止時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說(shuō)明。答：根據(jù)任務(wù)的開始截止時(shí)間確定的任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法。截止時(shí)間越早則優(yōu)先級(jí)越高。該算法要求在系統(tǒng)中保持一個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)就緒隊(duì)列，該隊(duì)列按各任務(wù)截止時(shí)間的先后排序。舉例：非搶占式調(diào)度方式用于非周期實(shí)時(shí)任務(wù)。圖39 是將該算法用于非搶占調(diào)度方式之例。該例中具有四個(gè)非周期任務(wù)，它們先后到達(dá)。系統(tǒng)首先調(diào)度任務(wù)1執(zhí)行，在任務(wù)1執(zhí)行期間，任務(wù)3又先后到達(dá)。由于任務(wù)3的開始截止時(shí)間早于任務(wù)2，故系統(tǒng)在任務(wù)1后將調(diào)度任務(wù)3執(zhí)行。在此期間又到達(dá)作業(yè)4，其開始截止時(shí)間仍是早于任務(wù)2的，故在任務(wù)3執(zhí)行完后，系統(tǒng)又調(diào)度任務(wù)4執(zhí)行，最后才調(diào)度任務(wù)2執(zhí)行。圖39 EDF算法用于非搶占調(diào)度的調(diào)度方式17．什么是最低松弛度優(yōu)先調(diào)度算法？舉例說(shuō)明之。答：該算法是根據(jù)任務(wù)緊急(或松弛)的程度，來(lái)確定任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。任務(wù)的緊急程度愈高，為該任務(wù)所賦予的優(yōu)先級(jí)就愈高，以使之優(yōu)先執(zhí)行。例如，一個(gè)任務(wù)在200 ms 時(shí)必須完成，而它本身所需的運(yùn)行時(shí)間就有100 ms，因此，調(diào)度程序必須在100 ms 之前調(diào)度執(zhí)行，該任務(wù)的緊急程度(松弛程度)為100 ms。又如，另一任務(wù)在400 ms 時(shí)必須完成，它本身需要運(yùn)行 150 ms，則其松弛程度為 250 ms。18．何謂死鎖？產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件是什么？答：死鎖是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無(wú)外力作用，它們都將無(wú)法再向前推進(jìn)。產(chǎn)生死鎖的原因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)資源和進(jìn)程間推進(jìn)順序非法。其必要條件是：互斥條件、請(qǐng)求和保持條件、不剝奪條件、環(huán)路等待條件。19．在解決死鎖問題的幾個(gè)方法中，哪種方法最易于實(shí)現(xiàn)？哪種方法使資源利用率最高？答：解決死鎖的四種方法即預(yù)防、避免、檢測(cè)和解除死鎖中，預(yù)防死鎖最容易實(shí)現(xiàn)；避免死鎖使資源的利用率最高。20．請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明可通過(guò)哪些途徑預(yù)防死鎖。答：（1）擯棄“請(qǐng)求和保持”條件，就是如果系統(tǒng)有足夠資源，便一次性把進(jìn)程需要的所有資源分配給它；（2）擯棄“不剝奪”條件，就是已經(jīng)擁有資源的進(jìn)程，當(dāng)它提出新資源請(qǐng)求而不能立即滿足時(shí)，必須釋放它已保持的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)；（3）擯棄“環(huán)路等待”條件，就是將所有資源按類型排序標(biāo)號(hào)，所有進(jìn)程對(duì)資源的請(qǐng)求必須嚴(yán)格按序號(hào)遞增的次序提出。21．在銀行家算法的例子中，如果P0發(fā)出請(qǐng)求向量由Request(0,2,0)改為Request(0,1,0)，問系統(tǒng)可否將資源分配給它？(此答案有點(diǎn)問題，需重新考慮)答：（1）可以。銀行家算法各種資源數(shù)量分別為7，在T0時(shí)刻的資源分配如圖所示：（2）具體分析如下：① Requst0(0,1,0)=Need0(7,4,3)。② Requst0(0,1,0)=Available(2,3,0)。系統(tǒng)先假定可為P0分配資源，并修改Available0，Allocation0和Need0向量，由此形成的資源變化情況如下圖所示：（3）P0請(qǐng)求資源：P0發(fā)出請(qǐng)求向量Requst0(0,1,0),系統(tǒng)按銀行家算法進(jìn)行檢查：① Requst0(0,1,0)=Need0(7,4,3)。② Requst0(0,1,0)=Available(2,3,0)。③ 系統(tǒng)暫時(shí)先假定可為P0分配資源，并修改____________