進(jìn)程及進(jìn)程控制和同步復(fù)習(xí)題

1、第二章 進(jìn)程的描述和控制1、什么是前趨圖？答：前趨圖是一個有向無循環(huán)圖有向無循環(huán)圖，圖中的每個節(jié)點可以表示一條語句、一個程序段或一個進(jìn)程，節(jié)點間的有向邊表示兩個節(jié)點之間存在偏序或前趨關(guān)系“”：=（Pi，Pj）| Pi必須在Pj開始執(zhí)行前完成如果（ Pi，Pj ） ，可以寫成Pi Pj ，稱Pi是Pj 的前趨， Pj 是Pi的直接后續(xù)。前趨圖中，沒有前趨的節(jié)點稱為初始節(jié)點，沒有后續(xù)的節(jié)點稱為終止節(jié)點。2、程序順序執(zhí)行有那些特征？答：程序順序執(zhí)行的特點有：順序性、封閉性、可順序性、封閉性、可再現(xiàn)性再現(xiàn)性 封閉性：封閉性：所謂封閉性是指程序一旦開始執(zhí)行，其執(zhí)行過程不受任何外界因素影響。（程序獨占資源

2、） 順序性：順序性：當(dāng)程序在處理機上執(zhí)行時，處理機的操作嚴(yán)格按照程序所規(guī)定的順序執(zhí)行。 可再現(xiàn)性：可再現(xiàn)性：指程序?qū)σ唤M數(shù)據(jù)的重復(fù)執(zhí)行必得到相同的結(jié)果。其程序執(zhí)行結(jié)果與執(zhí)行速度、時間無關(guān)。3、程序并發(fā)執(zhí)行和順序執(zhí)行相比有那些新的特征？答：程序并發(fā)執(zhí)行和順序執(zhí)行相比有以下一些新的特征：n間斷性（制約性）：程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于它們共享資源，相互合作，致使并發(fā)程序間形成了相互制約的關(guān)系。使程序具有“執(zhí)行暫停執(zhí)行執(zhí)行”的間斷活動規(guī)律。n失去封閉性：程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于它們共享資源，因而這些資源的狀態(tài)由多個程序來改變，致使程序的運行失去封閉性。n不可再現(xiàn)性：程序在并發(fā)執(zhí)行時，由于失去封閉性，也導(dǎo)致其

3、失去再現(xiàn)性。4、操作系統(tǒng)中為什么要引入進(jìn)程的概念？答：程序的并發(fā)執(zhí)行提高了系統(tǒng)資源的利用率和系統(tǒng)的處理能力。但由于系統(tǒng)資源有限，程序并發(fā)執(zhí)行必將導(dǎo)致資源共享和資源競爭。此時如果不按照一定的規(guī)則和方法進(jìn)行資源競爭和資源共享，則程序執(zhí)行的結(jié)果將不可避免地失去封閉性和可再現(xiàn)性，從而可能得到不正確或非預(yù)期的結(jié)果。所以我們需要一個能描述程序執(zhí)行過程且能用來共享資源的基本單位。這個基本單位就是進(jìn)程。5、進(jìn)程有哪些特征？答：進(jìn)程具有以下幾個特征：n動態(tài)性：進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，因而具有動態(tài)性和暫時性。動態(tài)的特征還表現(xiàn)在它因創(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，最后由撤消而消亡。n并發(fā)性：引入

4、進(jìn)程的目的就是為了使程序能與其它程序并發(fā)執(zhí)行，以提高資源的利用率。n獨立性：進(jìn)程是一個能獨立運行的基本單位，也是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本獨立單位。n異步性：進(jìn)程以各自獨立的、不可預(yù)知的速度向前推進(jìn)。n結(jié)構(gòu)特征：從結(jié)構(gòu)上看，進(jìn)程由程序段、數(shù)據(jù)段和進(jìn)程控制塊三部分組成。6、試說明進(jìn)程控制塊有什么作用?答：進(jìn)程控制塊(PCB)是進(jìn)程實體的一部分，是操作系統(tǒng)中最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PCB中記錄了用于描述進(jìn)程情況及控制進(jìn)程運行所需的全部屬性信息。 當(dāng)操作系統(tǒng)要調(diào)度某進(jìn)程執(zhí)行時，需要從該進(jìn)程的PCB中查詢其現(xiàn)行狀態(tài)及優(yōu)先級等調(diào)度參數(shù)；在調(diào)度到某進(jìn)程后，要根據(jù)其PCB中保存的處理機狀態(tài)信息去設(shè)置進(jìn)程恢復(fù)運行

5、的現(xiàn)場，并根據(jù)其PCB中的程序和數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址來找到其程序和數(shù)據(jù)；進(jìn)程在執(zhí)行過程中，當(dāng)需要與其他進(jìn)程通信時，也要訪問其PCB；當(dāng)進(jìn)程因某種原因而暫停執(zhí)行時，也需將斷點的現(xiàn)場信息保存在其PCB中。系統(tǒng)在建立進(jìn)程的同時就建立該進(jìn)程的PCB，在撤消一個進(jìn)程時也就撤消其PCB。7、進(jìn)程在運行過程中有哪三種基本狀態(tài)？答：進(jìn)程在運行過程中有運行、就緒和等待三種基本狀態(tài)。n運行(running)態(tài)：進(jìn)程占有處理器正在運行。n就緒(ready)態(tài)：進(jìn)程具備運行條件（已經(jīng)分配到除CPU以外的所有必要資源），等待系統(tǒng)分配處理器以便運行。n等待(wait)態(tài)：又稱為阻塞(block)態(tài)或睡眠(sleep)態(tài)，指進(jìn)程

6、不具備運行條件，正在等待某個事件的完成。8、在進(jìn)程的三態(tài)模型中引入新建態(tài)和終止態(tài)，形成了五態(tài)模型，畫出五態(tài)模型及其轉(zhuǎn)換圖。運行態(tài)就緒態(tài)阻塞態(tài)選中落選出現(xiàn)等待事件等待事件結(jié)束新建態(tài)終止態(tài)接納進(jìn)程五態(tài)模型及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程五態(tài)模型及其轉(zhuǎn)換完成9、進(jìn)程主要由哪三部分內(nèi)容組成？進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志是什么？答：進(jìn)程主要由程序、數(shù)據(jù)段和PCB三部分內(nèi)容組成。其中PCB 是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。 10、在進(jìn)程管理中，什么情況下，進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)？答：當(dāng)進(jìn)程等待的事件發(fā)生時，進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。11、畫出下面4條語句的前趨圖S1:a=x+y;s2:b=z+1;S3:c=a-b;s4:w=c+1;s1s

7、2s4s312、利用Bernstein條件證明上題中S1和S2可以并發(fā)執(zhí)行，而S3和S4不能并發(fā)執(zhí)行。解：根據(jù)Bernstein條件，先求出每條語句的讀集和寫集：R(S1)=x,yw(s1)=aR(S2)=zw(s2)=bR(S3)=a,bw(s3)=cR(S4)=cw(s4)=w因R(S1)w(s2)=; R(S2) w(s1) = w(S1)w(s2)= 故S1和S2可以并發(fā)執(zhí)行又R(S3)w(s4)=; R(S4) w(s3) =c w(S3)w(s4)= 故S3和S3不能并發(fā)執(zhí)行13、什么是臨界資源？答：計算機系統(tǒng)中的進(jìn)程可以共享系統(tǒng)中的各類資源，然而其中許多資源一次只能為一個進(jìn)程所使

8、用，我們把一次僅允許一個進(jìn)程使用的資源稱為臨界資源。如打印機、磁帶機等。除物理設(shè)備外，還有許多變量、數(shù)據(jù)等都可以被若干進(jìn)程所共享，他們也屬于臨界資源。各進(jìn)程對這些資源的訪問應(yīng)采取互斥的方式，實現(xiàn)對資源的共享。14、什么是進(jìn)程的同步？答：一般說來，一個進(jìn)程相對另外一個進(jìn)程的運行速度是不確定的，但是相互合作的幾個進(jìn)程需要在某些確定點上協(xié)調(diào)它們的工作。所謂進(jìn)程同步是指多個相互合作的進(jìn)程，在一些關(guān)鍵點上可能需要互相等待或互相交換信息，這種相互制約的關(guān)系稱為進(jìn)程同步。15、什么是同步機制？常用的同步機制有那些？答：操作系統(tǒng)實現(xiàn)進(jìn)程同步的機制稱為同步機制，不同的同步機制采用不同的同步方法。常用的同步機制有

9、：信號量機制、管程機制和消息傳遞。16、闡述信號量的概念答：信號量是一個確定的二元組（s,q），其中s是一個具有非負(fù)初值的整型變量，q是一個初始狀態(tài)為空的隊列。整型變量s表示系統(tǒng)中某類資源的數(shù)目，當(dāng)其值大于0時，表示系統(tǒng)中當(dāng)前可用資源的數(shù)目；當(dāng)其值小于0時，其絕對值表示系統(tǒng)中因請求該類資源而被阻塞的進(jìn)程數(shù)目。初信號量的初值外，信號量只能由P操作和V操作改變。操作系統(tǒng)利用信號量的狀態(tài)對進(jìn)程和資源進(jìn)行管理。17、 P操作和V操作的意義是什么，分別在何時使用？答： P操作意味著進(jìn)程申請臨界資源的使用；和V操作意味著進(jìn)程釋放臨界資源。進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)之前調(diào)用P操作，退出臨界區(qū)之前應(yīng)調(diào)用V操作。18、進(jìn)程

10、通信的含義是什么？答：進(jìn)程通信指的是進(jìn)程之間的信息交換。為了進(jìn)行進(jìn)程協(xié)調(diào)，進(jìn)程之間應(yīng)當(dāng)有一定的聯(lián)系，這種聯(lián)系通常采用進(jìn)程之間交換數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行，這種方式就是進(jìn)程的通信。19、在進(jìn)程管理中，以下四種事件，哪個會使，進(jìn)程從阻塞狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。nA. 進(jìn)程被進(jìn)程調(diào)度程序選種nB. 等待某一事件nC. 等待的事件發(fā)生nD. 時間片用完20、分配到必要的資源并獲得處理機的進(jìn)程，是什么狀態(tài)？21、進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行是指若干個進(jìn)程_。A. 同時執(zhí)行 B. 在執(zhí)行的時間上是重疊的C. 在執(zhí)行的時間上是不可重疊的 D. 共享系統(tǒng)資源22、若P、V操作的信號量S初值為2，當(dāng)前值為 -1，則表示有幾個等待進(jìn)程 ？答：

11、有一個等待進(jìn)程。23、下列的進(jìn)程狀態(tài)變化中，哪個變化是不可能發(fā)生的？A. 運行就緒B. 運行等待C. 等待運行 D. 等待就緒 24、以下哪個是解決進(jìn)程間同步和互斥的一對低級通信原語？A. lock和 unlock B. P和V C. W和S D. Send和Receive25、下面所述步驟中，哪個不是創(chuàng)建進(jìn)程所必需的？A由調(diào)度程序為進(jìn)程分配CPU B建立一個進(jìn)程控制塊C為進(jìn)程分配內(nèi)存D將進(jìn)程控制塊鏈入就緒隊列 26、在一個單處理機系統(tǒng)中，若有5個進(jìn)程，且假設(shè)當(dāng)前時刻為用戶態(tài)，則處于就緒狀態(tài)的用戶進(jìn)程，最多有幾個，最少有幾個？ 27、下面對進(jìn)程的描述中，錯誤的是哪個？A. 進(jìn)程是動態(tài)的概念 B. 進(jìn)程執(zhí)行需要處理機C. 進(jìn)程是有生命期的 D. 進(jìn)程是指令的集合28、對于兩個并發(fā)進(jìn)程，設(shè)互斥信號量為mutex，若mute