操作系統(tǒng)第二章課后答案

1、第二章 進(jìn)程管理2. 試畫出下面4條語句的前趨圖:S1S1: a:=x+y; S4S3S2: b:=z+1; S2S3: c:=a-b; S4: w:=c+1; 3. 為什么程序并發(fā)執(zhí)行會(huì)產(chǎn)生間斷性特征？ 程序在并發(fā)執(zhí)行時(shí)，由于它們共享系統(tǒng)資源，以及為完成同一項(xiàng)任務(wù)而相互合作，致使在這些并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間，形成了相互制約的關(guān)系，從而也就使得進(jìn)程在執(zhí)行期間出現(xiàn)間斷性。4. 程序并發(fā)執(zhí)行時(shí)為什么會(huì)失去封閉性和可再現(xiàn)性？ 因?yàn)槌绦虿l(fā)執(zhí)行時(shí)，是多個(gè)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(gè)程序來改變，致使程序的運(yùn)行失去了封閉性。而程序一旦失去了封閉性也會(huì)導(dǎo)致其再失去可再現(xiàn)性。5. 在操作系

2、統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程概念？它會(huì)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(duì)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(jìn)程概念。影響: 使程序的并發(fā)執(zhí)行得以實(shí)行。6. 試從動(dòng)態(tài)性，并發(fā)性和獨(dú)立性上比較進(jìn)程和程序?a. 動(dòng)態(tài)性是進(jìn)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(jìn)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(shí)體。b. 并發(fā)性是進(jìn)程的重要特征，同時(shí)也是OS的重要特征。引入進(jìn)程的目的正是為了使其程序能和其它建立了進(jìn)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(dú)立性是指進(jìn)程實(shí)體是一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行

3、的基本單位，同時(shí)也是系統(tǒng)中獨(dú)立獲得資源和獨(dú)立調(diào)度的基本單位。而對(duì)于未建立任何進(jìn)程的程序，都不能作為一個(gè)獨(dú)立的單位來運(yùn)行。7. 試說明PCB的作用?為什么說PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志?a. PCB是進(jìn)程實(shí)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(jìn)程情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息。因而它的作用是使一個(gè)在多道程序環(huán)境下不能獨(dú)立運(yùn)行的程序(含數(shù)據(jù))，成為一個(gè)能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位，一個(gè)能和其它進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程。b. 在進(jìn)程的整個(gè)生命周期中，系統(tǒng)總是通過其PCB對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制，系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)程的PCB而不是任何別的什么而感知到該進(jìn)程的存在的，所以說，PCB是進(jìn)

4、程存在的唯一標(biāo)志。 8. 試說明進(jìn)程在三個(gè)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(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)。b. 當(dāng)前進(jìn)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(huì)使進(jìn)程由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)。c. 當(dāng)前進(jìn)程因時(shí)間片用完而被暫停執(zhí)行，該進(jìn)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(qǐng)求，父進(jìn)程請(qǐng)求，負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要，操作系統(tǒng)的需要。b. 被掛起的進(jìn)程是處于靜止?fàn)顟B(tài)，并且不能直接被處理機(jī)調(diào)度。17. 為什么進(jìn)程在進(jìn)入臨界區(qū)之前應(yīng)先

5、執(zhí)行“進(jìn)入?yún)^(qū)”代碼？而在退出前又要執(zhí)行“退出區(qū)”代碼？ 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)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(jìn)程可進(jìn)入臨界區(qū)對(duì)此臨界資源進(jìn)行訪問；如正被訪問，則該進(jìn)程不能進(jìn)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(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？a. 空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待四條準(zhǔn)則b. 為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程能互斥地進(jìn)入到自己的臨界區(qū)19. 試從物理概念上說明記錄型信號(hào)量wait和signal。 Wait(S)：當(dāng)S.

6、value0時(shí)，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(jìn)程請(qǐng)求一個(gè)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(gè)，因此描述為S.value:=S.value-1；當(dāng)S.value1) then block(W.L) unlock(W): W:=W-1; if(W0) then wakeup(W.L) 例子： Var W:semaphore:=0； begin repeat lock(W); critical section unlock(W); remainder section until false; end26. 試修改下面生產(chǎn)者消費(fèi)者問題解法中的錯(cuò)誤： pr

7、oducer: begin repeat produce an item in nextp; wait(mutex); wait(full); buffer(in):=nextp;signal(mutex); until false; end consumer:begin repeat wait(mutex); wait(empty); nextc:=buffer(out);out:=out+1;signal(mutex); consume item in nextc; until false; end27. 試?yán)糜涗浶托盘?hào)量寫出一個(gè)不會(huì)出現(xiàn)死鎖的哲學(xué)家進(jìn)餐問題的算法。 三種解決方法中的任意

8、一種即可（略）。PPT6228. 在測量控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)時(shí)，把所采集的數(shù)據(jù)送往一單緩沖區(qū)；計(jì)算任務(wù)從該單緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。試寫出利用信號(hào)量機(jī)制實(shí)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:begin repeat gather data in nextp; wait(empty); wait(mutex);buffer:=nextp;signal(mutex);signal(full);until false; end compute:begin repeat wait(full)

9、; wait(mutex);nextc:=buffer;signal(mutex);signal(empty); compute data in nextc;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); comput

10、e data in nextc;until false; end31. 參考ppt76頁32. 參考ppt91頁33. 試比較進(jìn)程間的低級(jí)通信工具與高級(jí)通信工具.用戶用低級(jí)通信工具實(shí)現(xiàn)進(jìn)程通信很不方便，因?yàn)槠湫实?，通信?duì)用戶不透明，所有的操作都必須由程序員來實(shí)現(xiàn)，而高級(jí)通信工具則可彌補(bǔ)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(jìn)程的目的，是為了使多個(gè)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(shí)所付出的時(shí)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(duì)進(jìn)程和線程進(jìn)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(dú)立調(diào)度、分派的基本單位都是進(jìn)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(jìn)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(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且在一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)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)，還是引入了線程的操作