【文章內(nèi)容簡介】 end 29．畫圖說明管程由哪幾部分組成，為什么要引入條件發(fā)量？ 答：管程由四部分組成：①管程的名稱；②局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明；③對(duì)該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作的一組過程；④對(duì)局部于管程內(nèi)部的共享數(shù)據(jù)設(shè)臵初始值的語句； 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了管程，在管程中時(shí)被阻塞或掛起，直到阻塞或掛起的原因解除，而在此期間，如果該進(jìn)程不釋放管程，則其它進(jìn)程無法進(jìn)入管程，被迫長時(shí)間地等待。為了解決這個(gè)問題，引入了條件變量condition。 30．如何利用管程來解決生產(chǎn)者不消費(fèi)者問題？ 答：首先建立一個(gè)管程，命名為ProclucerConsumer，包括兩個(gè)過程： （1）Put（item）過程。生產(chǎn)者利用該過程將自己生產(chǎn)的產(chǎn)品放到緩沖池，用整型變 量count 表示在緩沖池中已有的產(chǎn)品數(shù)目，當(dāng)count≥n 時(shí)，表示緩沖池已滿，生產(chǎn)者須 等待。 （2）get（item）過程。消費(fèi)者利用該過程從緩沖池中取出一個(gè)產(chǎn)品，當(dāng)count≤0 時(shí)，表示緩沖池中已無可取的產(chǎn)品，消費(fèi)者應(yīng)等待。 PC 管程可描述如下： type producerconsumer =monitor Var in,out,count:integer。 buffer:array[0,…,n1]of item。 notfull，notempty:condition。 procedure entry dot(item) begin if count=n then not 。 buffer(in):=nextp。 in:=(in+1)mod n。 count:=count+1。 if then 。 end procedure entry get(item) begin if count=0 then not 。 nextc:=buffer(out)。 out:=(out+1)mod n。 count:=count1。 if then 。 end begin in:=out:=0。 count:=0 end 在利用管程解決生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題時(shí)，其中的生產(chǎn)者和消費(fèi)者可描述為： producer: begin pepeat produce an inem in nestp (item)。 until false。 end consumer: begin repeat (item)。 consume the item in enxtc。 until false。 end 31．什么是AND信號(hào)量？試?yán)肁ND信號(hào)量寫出生產(chǎn)者一消費(fèi)者問題的解法。 答：為解決并行帶來的死鎖問題，在wait 操作中引入AND 條件，其基本思想是將進(jìn) 程在整個(gè)運(yùn)行過程中所需要的所有臨界資源，一次性地全部分配給進(jìn)程，用完后一次性釋放。 解決生產(chǎn)者－消費(fèi)者問題可描述如下: var mutex,empty,full: semaphore:=1,n,0。 buffer: array[0,...,n1] of item。 in,out: integer:=0,0。 begin parbegin 14 producer: begin repeat … produce an item in nextp。 … wait(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。 end consumer: begin repeat wait(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。 end parend end 32．什么是信號(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。 begin parbegin reader:begin repeat Swait(L,1,1)。 Swait(mx,1,1)。 … perform read operation。 … Ssignal(L,1)。 until false end writer:begin repeat Swait(mx,1,1。L,RN,0)。 perform write operation。 Ssignal(mx,1)。 until false end parend end 33．試比較迚程間的低級(jí)不高級(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，并収性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對(duì)迚程和線程迚行比較。 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)迚程之間的同步不通信，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．用亍實(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)臵 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內(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)臵了線程控制塊，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1．高級(jí)調(diào)度不低級(jí)調(diào)度的主要仸務(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)說明書。系統(tǒng)根據(jù)該說明書對(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．在什么情冴下需要使用作業(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。最簡單的是先來服務(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，各采用哪幾種迚程（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)和勱態(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兩種迚程調(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