習(xí)題參考解答

1、第4章進(jìn)程及進(jìn)程管理4-3什么是進(jìn)程？進(jìn)程與程序的主要區(qū)別是什么？答：進(jìn)程，即是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次活動(dòng)。進(jìn)程與程序的主要區(qū)別是：（1 ）程序是指令的有序集合，是一個(gè)靜態(tài)概念，其本身沒(méi)有任何運(yùn)行的含義，進(jìn)程是程序在處理機(jī)上的一次執(zhí)行過(guò)程，是一個(gè)動(dòng)態(tài)概念。（2） 程序作為軟件資料可長(zhǎng)期保存，而進(jìn)程是有生命期的，因創(chuàng)建而產(chǎn)生、因調(diào)度而執(zhí)行、 因得不到資源而暫停、因撤消而消亡。（3） 程序是記錄在介質(zhì)上指令的有序集合，而進(jìn)程則由程序、數(shù)據(jù)和進(jìn)程控制塊 3部分組 成。（4）進(jìn)程與程序之間無(wú)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系 。不同的進(jìn)程可以包含同一程序，同一程序在執(zhí)行中 也可以產(chǎn)生多個(gè)進(jìn)程。（5

2、） 進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)行單位，也是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位。而程序無(wú)此 概念。4-6 進(jìn)程有哪幾個(gè)基本狀態(tài)？在一個(gè)系統(tǒng)中為什么必須區(qū)分出這幾種狀態(tài)？答：進(jìn)程有三個(gè)基本狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)（又稱阻塞、掛起、睡眠）對(duì)進(jìn)程區(qū)分出這幾種狀態(tài)主要是 為了便于系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的管理和控制。4-7試用圖畫(huà)出批處理系統(tǒng)的進(jìn)程狀態(tài)變遷圖。4-8試用圖畫(huà)出分時(shí)系統(tǒng)的進(jìn)程狀態(tài)變遷圖。4-9某系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度狀態(tài)變遷圖如下圖所示，回答4(1) 什么原因?qū)е伦冞w 2、變遷3、變遷4？ 變遷2:某進(jìn)程的時(shí)間片滿變遷3:某進(jìn)程請(qǐng)求服務(wù)，或等待事件 變遷4:某進(jìn)程請(qǐng)求服務(wù)完成，或等待事件發(fā)生(2) 當(dāng)觀察系統(tǒng)中進(jìn)

3、程時(shí)，可能看到某一進(jìn)程產(chǎn)生的一次狀態(tài)變遷將導(dǎo)致另一進(jìn)程做一次狀態(tài)變遷，這兩個(gè)變遷稱為因果變遷。在什么情況下，一個(gè)進(jìn)程的變遷3能立即引起另-個(gè)進(jìn)程發(fā)生變遷1？當(dāng)有一個(gè)進(jìn)程發(fā)生變遷 3時(shí)，將會(huì)讓出處理器，這時(shí)調(diào)度必然在就緒隊(duì)列中選中一個(gè)進(jìn) 程使之由就緒狀態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。(3) 下述因素變遷是否可能發(fā)生？如果可能，是在什么情況下發(fā)生？a. 21可能發(fā)生。有一個(gè)進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)變就緒狀態(tài)，它讓出處理器，則這時(shí)必有一個(gè)進(jìn)程由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)。b. 32不可能發(fā)生。有一個(gè)進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)變等待狀態(tài)，它讓出處理器，這種變遷不會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)進(jìn)程由運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)就緒狀態(tài)。c. 41不可能發(fā)生。一個(gè)進(jìn)程由等待狀態(tài)變就緒狀

4、態(tài)，只是自身進(jìn)程的狀態(tài)變遷，不涉及處理器，故不會(huì)引起其它進(jìn)程由就緒狀態(tài)變運(yùn)行狀態(tài)。4-11什么是進(jìn)程控制塊？它有什么作用？為了描述一個(gè)進(jìn)程和其它進(jìn)程，以及系統(tǒng)資源的關(guān)系，為了刻畫(huà)一個(gè)進(jìn)程在各個(gè)不同時(shí)期所處的狀態(tài)，人們采用了一個(gè)與進(jìn)程相聯(lián)系的數(shù)據(jù)塊，稱為進(jìn)程控制塊(PCB)。其作用：標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程的存在。4-12 n個(gè)并發(fā)進(jìn)程共用一個(gè)公共變量Q,寫(xiě)出用信號(hào)量實(shí)現(xiàn)n個(gè)進(jìn)程互斥時(shí)的程序描述,給出信號(hào)量取值的范圍，并說(shuō)明每個(gè)取值的物理意義。main ()int mutQ=1;信號(hào)量mutQ用來(lái)管理公共變量 Q,其值為1,表示初始情況下沒(méi)有進(jìn)程使用該變量 cobegi np1();p2();pn();co

5、e ndp1()P(mutQ);使用公共變量 Q./或cs(i)r.V(mutQ);mutQ的取值范圍：1-n11-n :表示一個(gè)進(jìn)程正在使用公共變量Q,另有n-1個(gè)進(jìn)程在等待使用公共變量 Q0 :表示一個(gè)進(jìn)程正在使用公共變量Q,沒(méi)有進(jìn)程等待 使用公共變量 Q1:表示初始情況下沒(méi)有進(jìn)程使用該變量4-14如下圖為兩個(gè)進(jìn)程流圖。試用信號(hào)量的 同步，并寫(xiě)出程序描述。P、V操作實(shí)現(xiàn)下圖(a)、(b)中所示進(jìn)程之間的P1P6解:main()int s12=0,s13=0,s14=0;cobegi nP1()；P2()；P3()；P4()；coe ndP1()pl execute;V(s12);V(s13

6、);V(s14);P2()P(s12);p2 execute;P3()P(s13);P3 execute;P4()P(s14);p4 execute;4-15如下圖所示，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取出記錄復(fù)制到緩沖區(qū) t中，而put進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū) t中取出記錄打印。試用P、V 作實(shí)現(xiàn)這三個(gè)進(jìn)程之間的同步，并寫(xiě)出程序描述。解:main ()int sa=1,sb=0; sa 表示緩沖區(qū) S是否為空，sb表示是否為滿。 int ta=1,tb=O; ta 表示緩沖

7、區(qū) T是否為空，tb表示是否為滿。cobegi nget;copy;put; coendget()while(1)P(sa);in put data to buffer S;V(sb);copy ()while(1)P(sb);copy data from buffer S;V(sa);P(ta);in put copy-data to buffer T;V(tb);put()while(1)P(tb);output data to buffer S;V(ta);4-16什么是進(jìn)程的互斥與同步？同步和互斥這兩個(gè)概念有什么聯(lián)系和區(qū)別？答：在操作系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)使用臨界資源時(shí)，另一個(gè)進(jìn)

8、程必須等待，當(dāng)占用臨界資源的進(jìn)程退出臨界區(qū)后，另一進(jìn)程才被允許去訪問(wèn)此臨界資源。我們稱進(jìn)程之間的這種相互制約關(guān)系為互斥。進(jìn)程同步是指多個(gè)相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上 的協(xié)調(diào)。這些進(jìn)程相互合作，在一些關(guān)鍵點(diǎn)上可能需要互相等待或互通消息。4-18判斷下列同步算法是否有錯(cuò)，請(qǐng)指出錯(cuò)誤原因并改正。(1) 3個(gè)進(jìn)程并發(fā)活動(dòng)的進(jìn)程流圖如下圖所示，其同步算法描述如下piP2int s=-1; cobegi nP1()；P2()；P3()；coe ndP1()V(s);P2()V(s);P3()P(s)； 參考解答：因Pl和p2進(jìn)程是p3進(jìn)程開(kāi)始執(zhí)行的先決條件， 即當(dāng)P1和p2進(jìn)程均執(zhí)行完畢時(shí)，p3才能 執(zhí)行，則p3

9、需有兩個(gè)信號(hào)量，分別表示 pl進(jìn)程執(zhí)行完畢的信號(hào)量 si，以及p2進(jìn)程執(zhí)行完 畢的信號(hào)量s2。則同步算法描述如下：main ()int s1=0,s2=0;cobegi nP1()；P2()；P3()；coend p1()V(s1); p2()V(s2); p3() P(s1)；P(s2); 設(shè)a、b兩進(jìn)程共用一個(gè)緩沖區(qū)， a向t寫(xiě)信息，b從t讀出信息，算法如下圖ft： W s的他為J進(jìn)程A和進(jìn)程B共用一個(gè)緩沖區(qū)，則緩沖區(qū)是共享資源，進(jìn)程A向其中寫(xiě)入信息前需由 P操作控制分配資源，當(dāng)進(jìn)程 A寫(xiě)完消息，則可向進(jìn)程 B發(fā)送消息，通知 B進(jìn)程可以去取消 息了，故進(jìn)程 A和B是同步進(jìn)程。需為進(jìn)程A定義

10、私用信號(hào)量 S1,初值為1表示緩沖區(qū)為空，為進(jìn)程 B定義私用信號(hào)量 S2, 初值為0，表示緩沖區(qū)沒(méi)有消息。算法描述：mai n() int s1=1,s2=0; cobegi n pa(); pb();coend pa()P(s1)； 寫(xiě)消息.V(s2);pb()P(s2);讀消息V(s1);設(shè)a、b兩并發(fā)進(jìn)程，它們共享一臨界資源。其執(zhí)行臨界區(qū)的算法框圖如下圖,Puiatv注；信巧燈亠一 的值均為【、s,初值為1，表示臨界資源初始情況下進(jìn)程A和進(jìn)程B為互斥進(jìn)程，則需一個(gè)互斥信號(hào)量 無(wú)進(jìn)程使用。mai n() int s=1; cobegi n pa(); pb();coe nd pa()P(s

11、);進(jìn)入csaV(s);pb()P(s);進(jìn)入csbV(s);4-21什么是線程？線程和進(jìn)程有什么區(qū)別？答：線程有時(shí)也稱為輕量級(jí)進(jìn)程， 它是比進(jìn)程更小的活動(dòng)單位，它是進(jìn)程中的一個(gè)執(zhí)行路徑。一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)執(zhí)行路徑即線程。線程和進(jìn)程的主要區(qū)別如下 ：（1）線程是進(jìn)程的一個(gè)組成部分。一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線程，而且至少有一個(gè)可執(zhí)行的線程。（2）進(jìn)程是資源分配的基本單位，它擁有自己的地址空間和各種資源。線程是處理機(jī)調(diào)度的基本單位，它只能和其他線程共享進(jìn)程的資源，而本身并不具有任何資源。（3）進(jìn)程的多個(gè) 線程都在進(jìn)程的地址空間內(nèi)活動(dòng)。 這樣，在以線程為單位進(jìn)行處理機(jī)調(diào)度和切換時(shí)， 由于不發(fā)生資源變化特別是地址空間的變化，因此切換時(shí)間較短。而以進(jìn)程為單位進(jìn)行處理機(jī)調(diào)度和切換時(shí)，由于涉及到資源轉(zhuǎn)移及現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)等問(wèn)題，將導(dǎo)致切換時(shí)間變長(zhǎng)和資源利用率降低。 （4）線程和進(jìn)程一樣，都有自己的狀態(tài)和相應(yīng)的同步機(jī)制。但是，由于線程沒(méi) 有自己?jiǎn)为?dú)的程序和數(shù)據(jù)空間，因而不能像進(jìn)程的程序和數(shù)據(jù)那樣交換到外存去。（5）進(jìn)程的調(diào)度和控制大多由操作系統(tǒng)的內(nèi)核完成，而