計算機操作系統(tǒng)（第四版）西安電子科技大學(xué)出版社第二章課后習(xí)題時快訊

時間：2023-03-09 19:05:17 來源: 嗶哩嗶哩

1.?什么是前趨圖？為什么要引入前趨圖？

前趨圖(Precedence?Graph) 是一個有向無循環(huán)圖，記為DAG(DirectedAcyclic Graph)，用于描述進程之間執(zhí)行的前后關(guān)系。

2.試畫出下面四條語句的前趨圖

(資料圖片僅供參考)

S1: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)生間斷特征？

程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于它們共享系統(tǒng)資源，為完成同一項任務(wù)需要相互合作，致使這些并發(fā)執(zhí)行的進程之間，形成了相互制約關(guān)系，從而使得進程在執(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？

程序并發(fā)執(zhí)行時，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)由多個程序改變，致使程序運行失去了封閉性，也會導(dǎo)致其失去可再現(xiàn)性。

5.?在操作系統(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，并對并發(fā)執(zhí)行的程序加以控制和描述，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。

(1) 動態(tài)性是進程最基本的特性，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，由撤銷而消亡。進程有一定的生命期，而程序只是一組有序的指令集合，是靜態(tài)實體。

(2) 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進程的程序并發(fā)執(zhí)行，而程序是不能并發(fā)執(zhí)行的。

(3) 獨立性是指進程實體是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)中獨立獲得資源和獨立調(diào)度的基本單位。對于未建立任何進程的程序，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是進程存在的唯一標(biāo)志？

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)。作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，成為能與其它進程并發(fā)執(zhí)行的進程。OS是根據(jù)PCB對并發(fā)執(zhí)行的進程進行控制和管理的。

8.PCB提供了進程管理和進程調(diào)度所需要的哪些信息?

進程管理:通用寄存器、指令計數(shù)器、程序狀態(tài)字、用戶棧指針；進程調(diào)度:進程狀態(tài)、進程優(yōu)先級、事件、其他信息。

9.?進程控制塊的組織方式有哪幾種?

線性方式、鏈接方式、索引方式

10.?何謂操作系統(tǒng)內(nèi)核?內(nèi)核的主要功能是什么?

現(xiàn)在操作系統(tǒng)一般將0S劃分為若干層次,再將0s的不同功能分別設(shè)置在不同的層次中。通常將一些與硬件緊密相關(guān)的模塊(如中斷處理程序等)、各種常用設(shè)備的驅(qū)動程序以及運行頻率較髙的模塊(如時鐘管理、進程調(diào)度和許多模塊所公用的一些基本操作),都安排在緊靠硬件的軟件層次中,將它們常駐內(nèi)存,即通常被稱為的0S內(nèi)核。

支撐功能：中斷處理、時鐘管理、原語操作

資源管理功能：進程管理、存儲器管理、設(shè)備管理

11.?試說明進程在三個基本狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的典型原因。

（1）就緒狀態(tài)一執(zhí)行狀態(tài)：進程分配到CPU資源

（2）執(zhí)行狀態(tài)一就緒狀態(tài)：時間片用完

（3）執(zhí)行狀態(tài)一阻塞狀態(tài)：I/0請求

（4）阻塞狀態(tài)一就緒狀態(tài)：I/0完成

12.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，父進程需要，操作系統(tǒng)需要，對換需要和負荷調(diào)節(jié)需要。處于掛起狀態(tài)的進程不能接收處理機調(diào)度。

13.在進行進程切換時,所要保存的處理機狀態(tài)信息有哪些?

進行進程切換時,所要保存的處理機狀態(tài)信息有:

(1)進程當(dāng)前暫存信息

(2)下一指令地址信息

(3)進程狀態(tài)信息

(4)過程和系統(tǒng)調(diào)用參數(shù)及調(diào)用地址信息。

14.試說明引起進程創(chuàng)建的主要事件。

引起進程創(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。

15.?試說明引起進程被撤銷的主要事件。

引起進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、I/0故障）、外界干預(yù)（操作員或操作系統(tǒng)干預(yù)、父進程請求、父進程終止）。

16.?在創(chuàng)建一個進程時所要完成的主要工作是什么？

（1）0S發(fā)現(xiàn)請求創(chuàng)建新進程事件后，調(diào)用進程創(chuàng)建原語Creat()；

（2）申請空白PCB；

（3）為新進程分配資源；

（4)初始化進程控制塊；

（5）將新進程插入就緒隊列。

17.在撤銷一個進程時所要完成的主要工作是什么？

（1）根據(jù)被終止進程標(biāo)識符，從PCB集中檢索出進程PCB，讀出該進程狀態(tài)。

（2）若被終止進程處于執(zhí)行狀態(tài)，立即終止該進程的執(zhí)行，置調(diào)度標(biāo)志真，指示該進程被終止后重新調(diào)度。

（3）若該進程還有子進程，應(yīng)將所有子孫進程終止，以防它們成為不可控進程。

（4）將被終止進程擁有的全部資源，歸還給父進程，或歸還給系統(tǒng)。

（5）將被終止進程PCB從所在隊列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。

18.試說明引起進程阻塞戒被喚醒的主要事件是什么？

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；d.無新工作可做。

19.為什么要在0S中引入線程?

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)行時所付出的時空開銷，使0S具有更好的并發(fā)性，提高CPU的利用率。進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。

20.?試說明線程具有哪些屬性?

（1）輕型實體（2) 獨立調(diào)度和分派的基本單位（3)可并發(fā)執(zhí)行（4)共享進程資源。

21.試從調(diào)度性，并取性，擁有資源及系統(tǒng)開銷方面對進程和線程進行比較。

（1）調(diào)度性。線程在0S中作為調(diào)度和分派的基本單位，進程只作為資源擁有的基本單位。

（2）并發(fā)性。進程可以并發(fā)執(zhí)行，一個進程的多個線程也可并發(fā)執(zhí)行。

（3）擁有資源。進程始終是擁有資源的基本單位，線程只擁有運行時必不可少的資源，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、撤消和切換進程時付出的開銷顯著大于線程。

22.何謂用戶級線程和內(nèi)核支持線程？

（1）用戶級線程：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)用實現(xiàn)。用戶級線程的切換通常發(fā)生在一個應(yīng)用進程的諸多線程之間，同樣無需內(nèi)核支持。

（2）內(nèi)核支持線程：在內(nèi)核支持下運行的線程。無論是用戶進程中的線程，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)核空間中實現(xiàn)的。

在內(nèi)核空間里還為每個內(nèi)核支持線程設(shè)置了線程控制塊，內(nèi)核根據(jù)該控制塊感知某線程的存在并實施控制。

23.?試說明用戶級線程的實現(xiàn)方法。

用戶級線程是在用戶空間中的實現(xiàn)的，運行在“運行時系統(tǒng)”與“內(nèi)核控制線程”的中間系統(tǒng)上。運行時系統(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進程作為中間系統(tǒng)。

24.?試說明內(nèi)核支持線程的實現(xiàn)方法。

系統(tǒng)在創(chuàng)建新進程時，分配一個任務(wù)數(shù)據(jù)區(qū)PTDA，其中包括若干個線程控制塊TCB空間。創(chuàng)建一個線程分配一個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，而進程又有新線程時，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；在撤銷一個線程時，也應(yīng)回收線程的所有資源和TCB。

25.?多線程模型有哪幾種類型？多對一模型有何優(yōu)缺點？

多對一模型、一對一模型和多對多模型。?多對一模型的主要缺點在于，如果一個線程在訪問內(nèi)核時發(fā)生阻塞，則整個進程都會被阻塞；此外，在任一時刻，只有一個線程能夠訪問內(nèi)核，多個線程不能同時在多個處理機上運行。

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