【正文】 2)并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時也是 OS 的重要特征。 并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征 為了使其程序能和其它進(jìn)程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。 獨立性是指進(jìn)程實體是一個能獨立運行的基本單位， (3)獨立性是指進(jìn)程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資 獨立性是指進(jìn)程實體是一個能獨立運行的基本單位 源和獨立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進(jìn)程的程序，不能作為獨立單位參 加運行。 7．試說明 PCB 的作用，為什么說 PCB 是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志？ 的作用， 是進(jìn)程存在的惟一標(biāo)志？ ． 是進(jìn)程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作 用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序， 用是使一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序，成為一個能獨立運行的基 本單位，成為能與其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。OS 是根據(jù) PCB 對并發(fā)執(zhí)行的進(jìn) 程進(jìn)行控制和管理的。 8．試說明進(jìn)程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。 答： （1）就緒狀態(tài)→執(zhí)行狀態(tài)：進(jìn)程分配到 CPU 資源 ）就緒狀態(tài)→執(zhí)行狀態(tài)： （2）執(zhí)行狀態(tài)→就緒狀態(tài)：時間片用完 ）執(zhí)行狀態(tài)→就緒狀態(tài)： （3）執(zhí)行狀態(tài)→阻塞狀態(tài)：I/O 請求 ）執(zhí)行狀態(tài)→阻塞狀態(tài)： （4）阻塞狀態(tài)→就緒狀態(tài)：I/O 完成 ）阻塞狀態(tài)→就緒狀態(tài)： 9．為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有哪些性質(zhì)？ ．為什么要引入掛起狀態(tài)？該狀態(tài)有哪些性質(zhì)？ 引入掛起狀態(tài)處于五種不同的需要: 終端用戶需要，父進(jìn)程需要， 答：引入掛起狀態(tài)處于五種不同的需要 終端用戶需要，父進(jìn)程需要，操作系 統(tǒng)需要，對換需要和負(fù)荷調(diào)節(jié)需要。 統(tǒng)需要，對換需要和負(fù)荷調(diào)節(jié)需要。 10．在進(jìn)行進(jìn)程切換時，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有哪些？ ．在進(jìn)行進(jìn)程切換時，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有哪些？ 進(jìn)行進(jìn)程切換時，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有： 答：進(jìn)行進(jìn)程切換時，所要保存的處理機(jī)狀態(tài)信息有： （1）進(jìn)程當(dāng)前暫存信息 ） （2）下一指令地址信息 ） （3）進(jìn)程狀態(tài)信息 ） （4）過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息。 11．試說明引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件。 ．試說明引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件 答：引起進(jìn)程創(chuàng)建的主要事件有：用戶登錄、作業(yè)調(diào)度、提供服務(wù)、應(yīng)用請求。 12．試說明引起進(jìn)程被撤銷的主要事件。 引起進(jìn)程被撤銷的主要事件有：正常結(jié)束、異常結(jié)束（越界錯誤、保護(hù)錯、 答：引起進(jìn)程被撤銷的主要事件有：正常結(jié)束、異常結(jié)束（越界錯誤、保護(hù)錯、 非法指令、特權(quán)指令錯、運行超時、等待超時、算術(shù)運算錯、 故障） 、外界 非法指令、特權(quán)指令錯、運行超時、等待超時、算術(shù)運算錯、I/O 故障） 外界 、 干預(yù)（操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)、父進(jìn)程請求、父進(jìn)程終止） 干預(yù)（操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)、父進(jìn)程請求、父進(jìn)程終止） 。 （2）若被終止進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真，指 ）若被終止進(jìn)程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進(jìn)程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真， 示該進(jìn)程被 終止后重新調(diào)度。 （3）若該進(jìn)程還有子進(jìn)程，應(yīng)將所有子孫進(jìn)程終止，以防它們成為不可控進(jìn)程。 （4）將被終止進(jìn)程擁有的全部資源，歸還給父進(jìn)程，或歸還給系統(tǒng)。 從所在隊列或列表中移出 等待其它程序搜集信息。 ） 15．試說明引起進(jìn)程阻塞戒被喚醒的主要事件是什么？ ．試說明引起進(jìn)程阻塞戒被喚醒的主要事件是什么？ 請求系統(tǒng)服務(wù)； 啟動某種操作； 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)； 答：a. 請求系統(tǒng)服務(wù)；b. 啟動某種操作；c. 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；d. 無新工 作可做. 作可做 16．進(jìn)程在運行時存在哪兩種形式的制約？并丼例說明之。 答： 提出打印請求， （1）間接相互制約關(guān)系。舉例： ， 系統(tǒng)已把唯一的 只能阻塞； 釋放打印機(jī)， A 一臺打印機(jī)分配給了進(jìn)程 B， ， 則進(jìn)程 A 只能阻塞； 一旦 B 釋放打印機(jī)， 才 由阻塞改為就 緒。舉例：有輸入進(jìn)程 A 通過單緩沖向進(jìn)程 B 提供數(shù) ）直接相互制約關(guān)系。當(dāng)緩沖空時， 計算進(jìn)程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞， 把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后， 計算進(jìn)程因不能獲得所需數(shù)據(jù)而阻塞， 當(dāng)進(jìn)程 A 把數(shù)據(jù)輸入緩沖區(qū)后， 便喚醒 進(jìn)程 B；反 ； 當(dāng)緩沖區(qū)已滿時， 因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞， 之，當(dāng)緩沖區(qū)已滿時，進(jìn)程 A 因沒有緩沖區(qū)放數(shù)據(jù)而阻塞，進(jìn)程 B 將緩沖區(qū) 數(shù)據(jù)取走后便喚醒 A。 17．為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進(jìn)入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要 ．為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進(jìn)入?yún)^(qū)”代碼？ 執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？ 執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？ 為了實現(xiàn)多個進(jìn)程對臨界資源的互斥訪問， 答：為了實現(xiàn)多個進(jìn)程對臨界資源的互斥訪問，必須在臨界區(qū)前面增加一段用 于檢查欲訪問的臨界資源是否正被訪問的代碼，如果未被訪問， 于檢查欲訪問的臨界資源是否正被訪問的代碼，如果未被訪問，該進(jìn)程便可進(jìn) 入臨界區(qū)對資源進(jìn)行訪問，并設(shè)置正被訪問標(biāo)志，如果正被訪問，則本進(jìn)程不 入臨界區(qū)對資源進(jìn)行訪問，并設(shè)置正被訪問標(biāo)志，如果正被訪問，則本進(jìn)程不 計算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 7 / 47 能進(jìn)入臨界區(qū)，實現(xiàn)這一功能的代碼為 在退出臨界區(qū)后，必須執(zhí)行退出區(qū) 退出區(qū) 能進(jìn)入臨界區(qū)，實現(xiàn)這一功能的代碼為 在退出臨界區(qū)后，必須執(zhí)行 退出區(qū) 代碼，用于恢復(fù)未被訪問標(biāo)志，使其它進(jìn)程能再訪問此臨界資源。 18. 同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？ 同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？ 同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、 答：同步機(jī)構(gòu)應(yīng)遵循的基本準(zhǔn)則是：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等 待原因：為實現(xiàn)進(jìn)程互斥進(jìn)入自己的臨界區(qū)。 19. 試從物理概念上說明記錄型信號量 wait 和 signal。 表示目前系統(tǒng)中這類資源還有可用的。執(zhí)行一 ： 操作，意味著進(jìn)程請求一個單位的該類資源 資源， 次 wait 操作，意味著進(jìn)程請求一個單位的該類資源，使系統(tǒng)中可供分配的該 類資源減少一個， ； 類資源減少一個，因此描述為 :=；當(dāng) 0 時，表示該類資 源已分配完畢， 原語自我阻塞，放棄處理機(jī)， 源已分配完畢，進(jìn)程應(yīng)調(diào)用 block 原語自我阻塞，放棄處理機(jī)，并插入到信號量 鏈表 中。 供分配的該類資源數(shù)增加一個，故執(zhí)行 :=+1 操作。 調(diào)用 wakeup 原語，將 鏈表中的第一個等待進(jìn)程喚醒。 準(zhǔn)則。 為使多個進(jìn)程互斥訪問某臨界資源， 答： 為使多個進(jìn)程互斥訪問某臨界資源， 只需為該資源設(shè)置一互斥信號量 mutex， ， 并設(shè)其 初 值 為 1 ， 然 后 將 各 進(jìn) 程 訪 問 該 資 源 的 臨 界 區(qū) CS 置 于 wait(mutex) 和 signal(mutex)操作 操作 之間即可。這樣，每個欲訪問該臨界資源的進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前，都要先對 mutex 執(zhí)行 wait 操作，若該資源此刻未被訪問，本次 wait 操作必然成功，進(jìn)程便可進(jìn)入 操作，若該資源此刻未被訪問， 操作必然成功， 自己的臨界區(qū)， 自己的臨界區(qū)， 這時若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的臨界區(qū)， 這時若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的臨界區(qū)，此時由于對 mutex 執(zhí)行 wait 操 作定會失敗， 作定會失敗， 因而該進(jìn)程阻塞，從而保證了該臨界資源能被互斥訪問。當(dāng)訪問臨界資源的進(jìn) 程退出臨界區(qū) 操作，釋放該臨界資源。利用信號量實現(xiàn)進(jìn)程互斥 的進(jìn)程描述 如下： 如下： Var mutex: semaphore:=1； ； begin parbegin process 1: begin repeat wait(mutex)； ； critical section signal(mutex)； ； remainder seetion 計算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 8 / 47 until false； ； end process 2: begin repeat wait(mutex)； ； critical section signal(mutex)； ； remainder section until false； ； end parend 22．試寫出相應(yīng)的程序來描述圖 217 所示的前驅(qū)圖。 （a） 答： ）Var a, b, c, d, e, f, g, h。 （ begin parbegin begin S1。 signal(b)。 begin wait(a)。 signal(c)。 end。 S3。 end。 S4。 end。 S5。 end。 S6。 end。 wait(g)。 S7。 parend end （b）Var a, b, c, d, e, f, g, h,i,j。 ） begin parbegin begin S1。 signal(b)。 begin wait(a)。 signal(c)。 end。 S3。 signal(f)。 begin wait(c)。 signal(g)。 begin wait(d)。 signal(h)。 begin wait(e)。 signal(i)。 begin wait(f)。 signal(j)。 begin wait(g)。 wait(i)。 S8。 parend end 23．在生產(chǎn)者消費者問題中，如果缺少了 signal(full)戒 signal(empty),對執(zhí)行結(jié) ．在生產(chǎn)者消費者問題中， 戒 對執(zhí)行結(jié) 果有何影 響？ 答：如果缺少 signal(full)，那么表明從第一個生產(chǎn)者進(jìn)程開始就沒有改變信號量 ， full 值， 即使緩沖池產(chǎn)品已滿， 即使緩沖池產(chǎn)品已滿， full 值還是 0， 但 ， 這樣消費者進(jìn)程執(zhí)行 wait(full) 計算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 9 / 47 時認(rèn)為緩沖池是空而取不到產(chǎn)品，消費者進(jìn)程一直處于等待狀態(tài)。 如果缺少 signal(empty)，在生產(chǎn)者進(jìn)程向 n 個緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費者進(jìn)程才 ， 開始從中取產(chǎn)品， 開始從中取產(chǎn)品 ， 這時 empty=0，full=n，那么每當(dāng)消費者進(jìn)程取走一個產(chǎn)品 ， ， empty 值并不改變，直到緩沖池取空了，empty 值也是 0，即使目前緩沖池 值并不改變，直到緩沖池取空了， ， 個空緩沖區(qū)， 再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會因為申請不到 有 n 個空緩沖區(qū)，生產(chǎn)者進(jìn)程要想 再往緩沖池中投放產(chǎn)品也會因為申請不到 空緩沖區(qū)被阻塞。 24．在生產(chǎn)消費者問題中，如果將兩個 wait 操作卲 wait(full)和 wait(mutex) ．在生產(chǎn)消費者問題中， 和 互換位置， 互換位置，戒者將 signal(mutex)不 signal（full）互換位置，結(jié)果如何？ 不 （ ）互換位置，結(jié)果如何？ 互換位置后， 答：將 wait(full)和 wait(mutex)互換位置后，可能引起死鎖。 全滿時， 操作并獲得成功， 全滿時 ， 若一生產(chǎn)者進(jìn)程先執(zhí)行了 wait(mutex)操作并獲得成功， 則當(dāng)再執(zhí)行 操作并獲得成功 wait(empty) 操 作時 ， 它將因失敗而進(jìn)入 阻塞狀態(tài) ， 它期待消 費者進(jìn)程執(zhí) 行 signal(empty)來喚醒自己，在此之前，它不可能執(zhí)行 signal(mutex)操作，從而使 來喚醒自己， 操作， 來喚醒自己 在此之前， 操作 試圖通過執(zhí)行 wait(mutex)操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費者 操作而進(jìn)入自己的臨界區(qū)的其他生產(chǎn)者和所有消費者 進(jìn)程全部進(jìn)入阻塞狀態(tài)， 這樣容易引起系統(tǒng)死鎖。 signal(mutex)和 signal(full) 若 互換位置后只是影響進(jìn)程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)死鎖， 互換位置后只是影響進(jìn)程對臨界資源的釋放次序，而不會引起系統(tǒng)死鎖，因此 可以互換位置。 25．我們在為某一臨界資源設(shè)置一把鎖 W，當(dāng) W=1 時表示關(guān)鎖，當(dāng) W=0 時表 時表示關(guān)鎖， ． ， 示鎖已打開。 試寫出開鎖和關(guān)鎖的原因，并利用他們實現(xiàn)互斥。 整型信號量： 答：整型信號量：lock(W): while W=1 do noop W:=1。 記錄型信號量： 記錄型信號量：lock(W): W:=W+1。 if(W0) then wakeup(W, L) 例子： 例子： Var W:semaphore:=0； ； begin repeat lock(W)。 remainder section until false。 wait(mutex)。 /* 應(yīng)為 wait(empty),而且還應(yīng)該在 wait(mutex)的前面 */ 而且還應(yīng)該在 的前面 buffer(in):=nextp。 */ signal(mutex)。 */ until false。 wait(empty)。 out:=out+1。 */ 考慮循環(huán)，應(yīng)改為: signal(mutex)。 */ consumer item in nextc。 end 27．試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€丌會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法 ．試?yán)糜涗浶托盘柫繉懗鲆粋€丌會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法. 答：Var chopstick:array[0,…,4] of semaphore。 Wait(. chopstick[(i+1) mod 5])。 … Signal(chopstick[i])。 … Think。 28．在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計算 ．在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)； 任務(wù)從該單 緩沖中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計算 試寫出利用信號量機(jī)制實現(xiàn)兩者共享單緩沖的同步算 法。 計算機(jī)操作系統(tǒng)第三版答案 11 / 47 gather: begin repeat …… gather data in nextp。 wait(mutex)。 signal(mutex)。 until false。 wait(mutex)。 signal(mutex)。 pute data in nextc。 end b. Var empty, full: semaphore:=1, 0。 wait(empty)。 signal(full)。 end pute: begin repeat …… wait(full)。 signal(empty)。 until false。為了解決這個問題， 時間地等待。 。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