操作系統(tǒng)第二章課后答案

1、精品文檔 第二章進程管理 2試畫出下面4條語句的前趨圖 Si: a:=x+y; S2： b:=z+1; S3： c:=a-b; S4： w:=c+1; 3. 為什么程序并發(fā)執(zhí)行會產(chǎn)生間斷性特征? 程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于它們共享系統(tǒng)資源，以及為完成同一項任務(wù)而相互合作， 致使在這些并發(fā)執(zhí)行的進程之間，形成了相互制約的關(guān)系，從而也就使得進程在執(zhí)行期 間出現(xiàn)間斷性。 4. 程序并發(fā)執(zhí)行時為什么會失去封閉性和可再現(xiàn)性？ 因為程序并發(fā)執(zhí)行時，是多個程序共享系統(tǒng)中的各種資源，因而這些資源的狀態(tài)是 由多個程序來改變，致使程序的運行失去了封閉性。而程序一旦失去了封閉性也會導(dǎo)致 其再失去可再現(xiàn)性。 5. 在操作

2、系統(tǒng)中為什么要引入進程概念？它會產(chǎn)生什么樣的影響？ 為了使程序在多道程序環(huán)境下能并發(fā)執(zhí)行，并能對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描 述，從而在操作系統(tǒng)中引入了進程概念。 影響：使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實行。 6. 試從動態(tài)性，并發(fā)性和獨立性上比較進程和程序？ a. 動態(tài)性是進程最基本的特性，可表現(xiàn)為由創(chuàng)建而產(chǎn)生，由調(diào)度而執(zhí)行，因得不到資源 而暫停執(zhí)行，以及由撤銷而消亡，因而進程由一定的生命期；而程序只是一組有序指 令的集合，是靜態(tài)實體。 b. 并發(fā)性是進程的重要特征，同時也是OS的重要特征。引入進程的目的正是為了使其 程序能和其它建立了進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序本身是不能并發(fā)執(zhí)行的。 c. 獨立性是指進程

3、實體是一個能獨立運行的基本單位，同時也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和 獨立調(diào)度的基本單位。而對于未建立任何進程的程序，都不能作為一個獨立的單位來 運行。 7. 試說明PCB的作用？為什么說PCB是進程存在的唯一標(biāo)志 ？ a. PCB是進程實體的一部分， 是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PCB中記錄了操 作系統(tǒng)所需的用于描述進程情況及控制進程運行所需的全部信息。因而它的作用是使 一個在多道程序環(huán)境下不能獨立運行的程序（含數(shù)據(jù)），成為一個能獨立運行的基本單 位，一個能和其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。 b. 在進程的整個生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB對進程進行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進程 的PCB而不是任何別的什么

4、而感知到該進程的存在的，所以說，PCB是進程存在的 唯一標(biāo)志。 8. 試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因 a. 處于就緒狀態(tài)的進程， 當(dāng)進程調(diào)度程序為之分配了處理機后，該進程便由就緒狀態(tài)變 為執(zhí)行狀態(tài)。 b. 當(dāng)前進程因發(fā)生某事件而無法執(zhí)行，如訪問已被占用的臨界資源，就會使進程由執(zhí)行 狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。 c. 當(dāng)前進程因時間片用完而被暫停執(zhí)行，該進程便由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w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)？ a.引入掛起狀態(tài)主要是出于 4種需要（即引起掛起的原因）：終端用戶的請求，父進程 請求，負荷調(diào)節(jié)的需要，操作系統(tǒng)的需要。 b.被掛起的進程是處于靜止?fàn)顟B(tài)，并且不

5、能直接被處理機調(diào)度。 17. 為什么進程在進入臨界區(qū)之前應(yīng)先執(zhí)行“進入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)” 代碼？ 為了實現(xiàn)多個進程對臨界資源的互斥訪問，必須在臨界區(qū)之前加一段用于檢查臨界 資源是否正在被訪問的代碼，如未被訪問，該進程可進入臨界區(qū)對此臨界資源進行訪問； 如正被訪問，則該進程不能進入臨界區(qū)訪問臨界資源。 在退出臨界區(qū)后，執(zhí)行恢復(fù)訪問標(biāo)志的代碼為“退出區(qū)”，而在退出前執(zhí)行“退出區(qū)” 代碼主要是為了使其它進程能再訪問此臨界資源。 18. 同步機構(gòu)應(yīng)遵循哪些基本準(zhǔn)則？為什么？ a. 空閑讓進、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待四條準(zhǔn)則 b. 為實現(xiàn)進程能互斥地進入到自己的臨界區(qū) 19. 試

6、從物理概念上說明記錄型信號量wait和signal。 Wait(S):當(dāng)S.value0時，表示目前系統(tǒng)中這類資源還有可用的，執(zhí)行一次wait操作， 意味著進程請求一個單位的該類資源，是系統(tǒng)中可供分配的該類資源減少一 個，因此描述為 S.value:=S.value-1 ;當(dāng)S.value0時，表示該類資源已分配完 畢，因此進程應(yīng)調(diào)用block原語，進行自我阻塞，放棄處理機，并插入到信 號量鏈表S.L中。 Signal(S):執(zhí)行一次signal操作，意味著釋放一個單位的可用資源，使系統(tǒng)中可供分配 的該類資源數(shù)增加一個，故執(zhí)行 S.value:=S.value+1操作。若加1后S.value

7、1) then block(W.L) un lock(W): W:=W-1; if(W0) then wakeup(W.L) 例子： Var W:semaphore:=0; begin repeat lock(W); critical sect ion un lock(W); rema in der sect ion un til false; end 26. 試修改下面生產(chǎn)者一一消費者問題解法中的錯誤: producer: begin repeat produce an item in n extp; wait(mutex); wait(full); buffer(in):=nextp; s

8、ig nal(mutex); un til false; end con sumer: begin repeat wait(mutex); wait(empty); n extc:=buffer(out); out:=out+1; sig nal(mutex);un til false; con sume item in n extc;end 27. 試利用記錄型信號量寫出一個不會出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進餐問題的算法。 三種解決方法中的任意一種即可(略)。PPT62 28. 在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)時，把所采集的數(shù)據(jù)送往一單緩沖區(qū)；計算任務(wù)從該 單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進行計算。試寫出利用信號量機制

9、實現(xiàn)兩任務(wù)共享單緩沖區(qū)的同步 算法。 a. Var mutex, empty, full: semaphore:=1, 1,0; gather:compute: beginbegin repeatrepeat wait(full); wait(mutex); nextc:=buffer; signal(mutex); signal(empty); compute data in nextc; until false; end gather data in nextp; wait(empty); wait(mutex); buffer:=nextp; signal(mutex); signal(

10、full); until false; end b. Var empty, full: semaphore:=1, 0; gather: begin repeat gather data in nextp; wait(empty); buffer:=nextp; signal(full); until false; end compute: begin repeat wait(full); nextc:=buffer; signal(empty); compute data in nextc; until false; end 31. 參考ppt76頁 32. 參考ppt91頁 33試比較進程

11、間的低級通信工具與高級通信工具 用戶用低級通信工具實現(xiàn)進程通信很不方便，因為其效率低，通信對用戶不透明， 所有的操作都必須由程序員來實現(xiàn)，而高級通信工具則可彌補這些缺陷，用戶可直接 利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令，高效地傳送大量的數(shù)據(jù)。 36.為什么要在OS中引入線程？ 在OS中引入進程的目的，是為了使多個程序能并發(fā)執(zhí)行，以提高資源利用率和系 統(tǒng)吞吐量。在OS中再引入線程，則是為了減少程序在并發(fā)執(zhí)行時所付出的時空開銷， 使OS具有更好的并發(fā)性。 38.試從調(diào)度性，并發(fā)性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對進程和線程進行比較 a. 調(diào)度性。在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中， 擁有資源的基本單位和獨立調(diào)度、分派的基本單位都 是進程，在引入線程的OS中，則把線程作為調(diào)度和分派的基本單位，而把進程作為 資源擁有的基本單位； b. 并發(fā)性。在引入線程的 OS中，不僅進程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個進程中的多 個線程之間，亦可并發(fā)執(zhí)行，因而使OS具有更好的并發(fā)性； c. 擁有資源。無論是傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)，還是