操作系統(tǒng)第4章答案復(fù)習(xí)課程

1、趙盈盈2011210593第四章作業(yè)上1. 解釋名詞：程序的順序執(zhí)行；程序的并發(fā)執(zhí)行。答： 程序的順序執(zhí)行：一個(gè)具有獨(dú)立功能的程序獨(dú)占cpu 直到得到最終結(jié)果的進(jìn)程。程序的并發(fā)執(zhí)行： 兩個(gè)或兩個(gè)以上程序在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)處于一開(kāi)始執(zhí)行且尚未結(jié)束的狀態(tài)。2. 什么是進(jìn)程？進(jìn)程與程序的主要區(qū)別是什么？答：進(jìn)程： 進(jìn)程是具有獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)，資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單元。進(jìn)程和程序的區(qū)別：程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的進(jìn)程有程序和數(shù)據(jù)兩部分組成進(jìn)程具有生命周期，有誕生和消亡，是短暫的；而程序是相對(duì)長(zhǎng)久的進(jìn)程能更真實(shí)的描述并發(fā)，而程序不行。一個(gè)進(jìn)程可以對(duì)應(yīng)多個(gè)程序。一個(gè)程序可以對(duì)應(yīng)

2、多個(gè)進(jìn)程進(jìn)程可以創(chuàng)建其他進(jìn)程，程序不能進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行3.圖 1 所示，設(shè)一謄抄程序，將f 中記錄序列正確謄抄到g 中，這一程序由get 、 copy 、put 三個(gè)程序段組成，它們分別負(fù)責(zé)獲得記錄、復(fù)制記錄、輸出記錄。請(qǐng)指出這三個(gè)程序段對(duì) f 中的 m個(gè)記錄進(jìn)行處理時(shí)各種操作的先后次序，并畫出謄抄此記錄序列的先后次序圖（假設(shè) f 中有 1， 2， ， m個(gè)記錄， s,t為設(shè)置在主存中的軟件緩沖區(qū)，每次只能裝一個(gè)記錄）。getcopyputfstg圖 1改進(jìn)后的謄抄過(guò)程答：PPCGCCPGG4. 進(jìn)程有哪幾種基本狀態(tài)？試畫出進(jìn)程狀態(tài)變遷圖，并標(biāo)明發(fā)生變遷的可能原因。答： 進(jìn)程基本狀態(tài)：運(yùn)行、就緒

3、、等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：運(yùn)行就緒等待就緒到運(yùn)行：調(diào)度程序選擇一個(gè)新的進(jìn)程運(yùn)行運(yùn)行到就緒：運(yùn)行進(jìn)程用完了時(shí)間片或運(yùn)行進(jìn)程被中斷，因?yàn)橐粋€(gè)高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程處于就緒狀態(tài)運(yùn)行到等待： OS尚未完成服務(wù)或?qū)σ毁Y源的訪問(wèn)尚不能進(jìn)行或初始化 I/O且必須等待結(jié)果或等待某一進(jìn)程提供輸入（IPC）等待到就緒：當(dāng)所有的事件發(fā)生時(shí)5. 什么是進(jìn)程控制塊？它有什么作用？答： PCB：為了便于系統(tǒng)控制和描述進(jìn)程的活動(dòng)過(guò)程，在操作系統(tǒng)核心中為進(jìn)程定義的一個(gè)專門的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。作用：系統(tǒng)用PCB來(lái)控制和管理進(jìn)程的調(diào)用，PCB也是系統(tǒng)感知進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志6. n 個(gè)并發(fā)進(jìn)程共用一個(gè)公共變量 Q，寫出用信號(hào)燈的 p、 v 操作實(shí)現(xiàn) n

4、個(gè)進(jìn)程互斥時(shí)的程序描述，并說(shuō)明信號(hào)燈值的取值范圍。答： main()int mutex=1;cobeginfor(i=1;1=n;i+) pi();coendpi()p(mutex);v(mutex);執(zhí)行進(jìn)程Pi;對(duì)于 N 并發(fā)進(jìn)程，互斥子信號(hào)燈取值范圍為【- （ n-1 ）， 1】Mutex = 1,表示沒(méi)有進(jìn)程進(jìn)入緩沖區(qū)。Mutex = 0 ，表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入緩沖區(qū)，沒(méi)有進(jìn)程等待Mutex = -1，表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入緩沖區(qū)，一個(gè)進(jìn)程等待Mutex =-(n-1)，表示有一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入緩沖區(qū)，n-1個(gè)進(jìn)程等待7. 我們用進(jìn)程流圖來(lái)描述一組合作進(jìn)程執(zhí)行的先后次序。試用信號(hào)燈的p、v 操作實(shí)

5、現(xiàn)如圖2(a) 、 (b) 中所示進(jìn)程之間的同步，并寫出程序描述。SSSP （S1）P11P5（ S5）P6（ S6）P （S4）P （ S2）P （S3）4423P （S4）P3（ S3）P7（ S57、 S67）P2（S2）f5（ S35、S45）fPf圖2圖3答： PV操作實(shí)現(xiàn)（ a）及程序?qū)崿F(xiàn)main()int S2=0,S3=0,S4=0;P1()P2()P3（）P4（）CobeginP1();P2();P3();P4();執(zhí)行 P1；P（ S2）；P（ S3）； P（ S4）；CoendV（S2）；執(zhí)行 P2；執(zhí)行 P3；執(zhí)行 P4；V（S3）；V（S4）；PV操作實(shí)現(xiàn)（ b）及程

6、序?qū)崿F(xiàn)main()int S5=0,S6=0;P5()P6()P7（）int S57=0,S67=0;CobeginP（S5）；P（ S6）；P（ S57）；P5();P6();P7();執(zhí)行 P5；執(zhí)行 P6；P（ S67）；CoendV（S57）V（ S67）；執(zhí)行 P7；8. 如圖 3 所示的進(jìn)程流圖中，有五個(gè)進(jìn)程合作完成某一任務(wù)，試說(shuō)明這五個(gè)進(jìn)程之間的同步關(guān)系，并用 p、 v 操作實(shí)現(xiàn)之，并要求寫出程序描述。答： PV操作實(shí)現(xiàn)及程序?qū)崿F(xiàn)Main （）P1()P2()int S1=0,S2=0,S3=0,S4=0;S35=0,S45=0;執(zhí)行 P1； P(S2);CobeginV（S2）

7、;執(zhí)行 S2；P1();P2();P3();P4();P5();V（S3）;CoendV(S4);P3()P4()P5（）P(S3) ； P(S4)；P(35)；執(zhí)行 P3；執(zhí)行 P4；P(45)；V(35) ；V(45)；執(zhí)行 P5；9.如圖 4 所示， get 、copy、put 三進(jìn)程共用兩個(gè)緩沖區(qū)s、t（其大小為每次存放一個(gè)記錄）。get進(jìn)程負(fù)責(zé)不斷地把輸入記錄送入緩沖區(qū)s 中，copy進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)s 中取出記錄復(fù)制到緩沖t 中，而put進(jìn)程負(fù)責(zé)把記錄從緩沖區(qū)t 中取出打印。試用p、 v操作實(shí)現(xiàn)這三個(gè)進(jìn)程之間的同步，并寫出程序描述。getcopyput緩沖區(qū)s緩沖區(qū)t圖4答： PV

8、操作實(shí)現(xiàn)及程序?qū)崿F(xiàn)Main（）int S1=1,S2=0;/S1表示空緩沖區(qū)s 個(gè)數(shù)， S2 表示緩沖區(qū)是否有內(nèi)容可以被int T1=1， T2=0； / T1表示空緩沖區(qū)t 個(gè)數(shù)， T2 表示緩沖區(qū)是否有內(nèi)容可以被CobeginGet();Copy();copyputPut();CoendGet()Copy while(1) while(1) P(S1); /檢查 S 是否為空 P(S2);/檢查 S 是否為滿put data to buffer S /補(bǔ)數(shù)據(jù)放入Scopy data from buffer S； / copyV(S2)； / S已滿V(S1); /清空 S/whileP(T

9、1)； / 檢查 T 是否為空/Getput data to buffer T；V(T2);/T已滿數(shù)據(jù)Put() while(1)P(T2) ； / 檢測(cè) T 是否為滿Output data from buffer TV(T1) ； / 清空緩沖區(qū)T； /輸出T 中數(shù)據(jù)10. 什么是進(jìn)程的互斥與同步？同步和互斥這兩個(gè)概念有什么聯(lián)系與區(qū)別？答：進(jìn)程同步： 是指進(jìn)程之間一種直接的協(xié)同關(guān)系，是一些進(jìn)程相互合作，共同完成一項(xiàng)任務(wù)，進(jìn)程剪得直接相互作用構(gòu)成進(jìn)程的同步。進(jìn)程互斥： 在系統(tǒng)中，許多進(jìn)程需要共享資源，而這些資源往往要求排他性的使用，即一次只能為一個(gè)進(jìn)程服務(wù)。因此，個(gè)進(jìn)程間互斥使用這些資源，進(jìn)

10、程間的這種關(guān)系叫做進(jìn)程互斥。聯(lián)系：進(jìn)程互斥與同步是指在進(jìn)程推進(jìn)時(shí)的相互制約關(guān)系。在多道程序系統(tǒng)中，由于資源共享與進(jìn)程合作，這種進(jìn)程間的制約成為可能。區(qū)別：進(jìn)程同步主要源于進(jìn)城合作，是進(jìn)程間共同完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)直接發(fā)生相互作用，為進(jìn)城提供直接制約關(guān)系。在多道環(huán)境下，這種進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)是必不可少的。而進(jìn)程互斥，主要源于資源共享，是進(jìn)程間的間接制約關(guān)系。在多道系統(tǒng)中， 每次只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源成為臨界資源，進(jìn)程互斥就是保證每次只有一個(gè)進(jìn)程使用臨界資源。11.在生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題中，我們?cè)O(shè)置三個(gè)信號(hào)燈，一個(gè)用于互斥的信號(hào)燈mutex，其初值為 1；另外兩個(gè)信號(hào)燈是：full（初值為0，用以指

11、示緩沖區(qū)內(nèi)是否有物品）和empty（初值為n，表示可利用的緩沖區(qū)數(shù)目）。試寫出此時(shí)的生產(chǎn)者一消費(fèi)者問(wèn)題的描述。答： 該問(wèn)題描述的是一個(gè)多個(gè)生產(chǎn)者一個(gè)消費(fèi)者12. 判斷正是列同步算法是否有錯(cuò)，請(qǐng)指出錯(cuò)誤原因并改正。（ 1）三個(gè)進(jìn)程并發(fā)活動(dòng)的進(jìn)程流圖5 所示，其同步算法描述如下：main( )解（ 1） 答：改正如下：Sint s =-1 ；int S13=0,S23=0;P2P1cobeginp1( );p2( );P3p3( );coendfp ( )P1()1圖 5v(s) ；V(S13);p ( )P2()2p(s) ；V(S23)；圖 4.25p3( )P3() P(S13);p(s)

12、；P(S23);（ 2）設(shè) a、b 兩進(jìn)程共用一緩沖區(qū) t,a 向 t 寫入信息， b 則從 t 讀出信息，算法框圖如圖6所示。（ 3）設(shè) a、b 為兩個(gè)并發(fā)進(jìn)程，它們共享一臨介資源。其執(zhí)行臨界區(qū)的算法框圖如圖7所示。B 進(jìn)程A 進(jìn)程A 進(jìn)程B 進(jìn)程P(S)P(S)向 t 寫入信息P(S1)csbV(S1)CSav(s2)P（ S2）從 t 讀出信息V(S)V（S2）注：信號(hào)燈 s 的值為 0注：信號(hào)燈 s 、 s的值均為 012圖 6圖 7答：解（ 2） A 進(jìn)程與 B 進(jìn)程之間是協(xié)同關(guān)系。A 進(jìn)程往緩沖區(qū)寫入信息之前要先判斷緩沖區(qū)是否為滿。寫入之后看聲明緩沖區(qū)數(shù)據(jù)可以被取走B 進(jìn)程從緩沖區(qū)

13、取數(shù)據(jù)之前 先檢測(cè)緩沖區(qū)是否已滿， 從 t 中讀出信息之后要聲明緩沖區(qū)數(shù)據(jù)已被取走。Main()int S1=1,S2=0;/S1緩沖區(qū)是否裝滿，S0 表示緩沖區(qū)內(nèi)容是否陪取走CobeginA();B();Coend;A()B()while(1) while(1) Input data to buffer T;P(S1)； / 檢驗(yàn)緩沖區(qū)是否為滿V(S1) ； / 緩沖區(qū)是否已滿output data to buffer T;P(S2) ； / 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)可以被取走V(S2)； / 緩沖區(qū)數(shù)據(jù)被取走/while/while/A()/B()答：解 (3) 進(jìn)程 A、 B 之間為互斥關(guān)系，用一個(gè)信

14、號(hào)燈就夠了。改正如圖A 、 B 只需進(jìn)入臨界區(qū)之前檢測(cè)臨界區(qū)是否為空。出來(lái)之后聲明臨界區(qū)可用即可圖可以表現(xiàn)為13. 試說(shuō)明進(jìn)程創(chuàng)建的主要功能是什么？答：（ 1）為新建進(jìn)程創(chuàng)建 PCB。（ 2）賦予一個(gè)統(tǒng)一進(jìn)程標(biāo)識(shí)符（ 3）為進(jìn)程映像分配空間（ 4）初始化進(jìn)程控制塊（ 5）設(shè)置相應(yīng)的鏈接，將新建進(jìn)程設(shè)置為就緒狀態(tài)，把PCB排入就緒隊(duì)列 中。14. 用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)主要有哪幾個(gè)？答： 用于進(jìn)程控制的原語(yǔ)主要有：創(chuàng)建原語(yǔ)，撤銷原語(yǔ)，阻塞原語(yǔ)，喚醒原語(yǔ)15. 什么是線程？線程與進(jìn)程有什么區(qū)別？答： 線程是進(jìn)程中的一個(gè)實(shí)體，是cpu 調(diào)度和分派的基本單位。區(qū)別：（1）調(diào)度：線程是調(diào)度和分配的基本單位，進(jìn)程是資源擁有的基本單位；在同一個(gè)進(jìn)程中線程的切換不會(huì)引起進(jìn)程的切換，在一個(gè)進(jìn)程中線程切換到另一個(gè)進(jìn)程中是會(huì)引起進(jìn)程的切換。（ 2）并發(fā)性：引入線程的 OS 中，不僅進(jìn)程之間可以并發(fā)執(zhí)行，而且一個(gè)進(jìn)程的多個(gè)線程也可以并發(fā)執(zhí)行。因而是 OS 有更好的并發(fā)性，從而能更有效地使用系統(tǒng)資源提高系統(tǒng)吞吐率。（ 3）