【正文】 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。 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(qǐng)求。 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(cuò)誤、保護(hù)錯(cuò)、非法指令、特權(quán)指令錯(cuò)、運(yùn)行超時(shí)、等待超時(shí)、算術(shù)運(yùn)算錯(cuò)、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(qǐng)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，臵調(diào)度標(biāo)志真，指示該進(jìn)程被 終止后重新調(diào)度。 （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)。 15．試說明引起迚程阻塞戒被喚醒的主要事件是什么？ 答：a. 請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)；b. 啟動(dòng)某種操作；c. 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)；d. 無新工作可做. 16．迚程在運(yùn)行時(shí)存在哪兩種形式的制約？并丼例說明之。舉例：有兩進(jìn)程A 和B，如果A 提出打印請(qǐng)求，系統(tǒng)已把唯一的 一臺(tái)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)，A 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)據(jù)。 17．為什么迚程在迚入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“迚入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？ 答：為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)進(jìn)程對(duì)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，該進(jìn)程便可進(jìn)入臨界區(qū)對(duì)資源進(jìn)行訪問，并設(shè)臵正被訪問標(biāo)志，如果正被訪問，則本進(jìn)程不能進(jìn)入臨界區(qū)，實(shí)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。 19. 試從物理概念上說明記錄型信號(hào)量wait 和signal。執(zhí)行一次wait 操作，意味著進(jìn)程請(qǐng)求一個(gè)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(gè)，:=；0時(shí)，表示該類資源已分配完畢，進(jìn)程應(yīng)調(diào)用block原語自我阻塞，放棄處理機(jī)。若加1 ≤0，則表示在該信號(hào)量鏈表中，仍有等待該資源的進(jìn)程被阻塞，因此應(yīng)調(diào)用wakeup 原語。 21．如何利用信號(hào)量機(jī)制來實(shí)現(xiàn)多個(gè)迚程對(duì)臨界資源的互斥訪問？并丼例說明之。這樣，每個(gè)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(duì)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)入自己的臨界區(qū)，這時(shí)若再有其他進(jìn)程也欲進(jìn)入自己的臨界區(qū)，此時(shí)由于對(duì)mutex 執(zhí)行wait操作定會(huì)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。利用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的進(jìn)程描述 如下： Var mutex: semaphore:=1； begin parbegin process 1: begin repeat wait(mutex)； critical section signal(mutex)； remainder seetion 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。 semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0。 signal(a)。 end。 S2。 signal(d)。 begin wait(b)。 signal(e)。 begin wait(c)。 signal(f)。 begin wait(d)。 signal(g)。 begin wait(e)。 signal(h)。 begin wait(f)。 wait(h)。 end。 semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0。 signal(a)。 end。 S2。 signal(d)。 begin wait(b)。 signal(e)。 end。 S4。 end。 S5。 end。 S6。 end。 S7。 end。wait(h)。 wait(j)。 end。 如果缺少signal(empty)，在生產(chǎn)者進(jìn)程向n個(gè)緩沖區(qū)投滿產(chǎn)品后消費(fèi)者進(jìn)程才開始從中取產(chǎn)品，這時(shí)empty=0，full=n，那么每當(dāng)消費(fèi)者進(jìn)程取走一個(gè)產(chǎn)品empty 值并不改變，直到緩沖池取空了，empty 值也是0，即使目前緩沖池有n 個(gè)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(huì)因?yàn)樯暾?qǐng)不到空緩沖區(qū)被阻塞?？紤]系統(tǒng)中緩沖區(qū)全滿時(shí)，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wait(empty)操作時(shí)，它將因失敗而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，它期待消費(fèi)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(fèi)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。 25．我們?cè)跒槟骋慌R界資源設(shè)置一把鎖W，當(dāng)W=1時(shí)表示關(guān)鎖，當(dāng)W=0時(shí)表示鎖已打開。 答：整型信號(hào)量：lock(W): while W=1 do noop W:=1。 記錄型信號(hào)量：lock(W): W:=W+1。 if(W0) then wakeup(W, L) 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 */ buffer(in):=nextp。 */ signal(mutex)。 */ until false。 wait(empty)。 out:=out+1。 */ signal(mutex)。 */ consumer item in nextc。 end 27．試?yán)糜涗浶托盘?hào)量寫出一個(gè)丌會(huì)出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家迚餐問題的算法. 答：Var chopstick:array[0,…,4] of semaphore。 Wait(. chopstick[(i+1) mod 5])。 … Signal(chopstick[i])。 … Think。 28．在測(cè)量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集仸務(wù)，把所采集的數(shù)據(jù)送一單緩沖區(qū)；計(jì)算仸務(wù)從該單 。 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。empty:=n。P(mutex)。V(mutex)。.......P(full)。couny:=count1。V(empty)。為了解決這個(gè)問題，引入了條件變量condition。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。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。 buffer:array[0,…,n1]of item。 procedure entry dot(item) begin if count=n then not 。 in:=(in+1)mod n。 if then 。 nextc:=buffer(out)。 count:=count1。 end begin in:=out:=0。 until false。 consume the item in enxtc。 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。 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。 in,out: integer:=0,0。 … wait(empty)。 //s1,s2,...,sn為執(zhí)行生產(chǎn)者進(jìn)程除empty 外其余的條件 wait(mutex)。 in:=(in+1) mod n。 signal(full)。 until false。 wait(k1,k2,k3,...,kn)。 nextc:=buffer(out)。 signal(mutex)。 signal(k1,k2,k3,...,kn)。 until false。 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。 L,mx: semaphore:=RN,1。 Swait(mx,1,1)。 … Ssignal(L,1)。L,RN,0)。 Ssignal(mx,1)。 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)。 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。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。 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。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。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。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。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。共有四種同步模型： 互斥鎖、讀寫鎖、條件變量和信號(hào)。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。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。 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。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。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?jī)?nèi)核，在內(nèi)核空間中實(shí)現(xiàn)的。 42．試說明用戶級(jí)線程的實(shí)現(xiàn)方法。運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)用于管理和控制線程的函數(shù)的集合。 43．試說明內(nèi)核支持線程的實(shí)現(xiàn)方法。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。 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。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。 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。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)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。 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。最簡(jiǎn)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。 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。 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。 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。