计算机操作系统第二章作业.doc

第二章1操作系统中为什么要引入进程的概念？为什么实现并发进程之间的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做那些工作？答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。 为了防止操作系统及其关键的数据结构受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。答：运行状态就绪状态：此进程根据自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。 运行状态阻塞状态：一个进程从运行状态道阻塞状态后。系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，试回答以下问题。（1）为支持多任务进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？答：为支持多进程的并发执行，系统必须建立的数据结构式PCB，不同状态进程的PCB用链表组织起来，形成就绪队列、阻塞队列。（2）为支持进程的状态变迁，系统应至少提供那些进程控制原语？答：阻塞原句、唤醒原句、挂起原句、激活原句（3）当进程状态变迁时，相应的数据结构变化吗？答：创建原句：建立进程的PCB，并将进程投入就绪队列。撤销原句：删除进程的PCB，并将进程在其队列中摘除。阻塞原句：将京城PCB中进程的状态从运行状态改为阻塞状态，并将进程投入阻塞队列。 唤醒原句：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从则色队列摘下，投入到就绪队列中。4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应包含的内容。答：进程控制块（PCB）是为了描述进程的动态变化而设置的一个与进程相联系的数据结构，用于记录系统管理进程所需信息。PCB是进程存在的唯一标识，操作系统通过PCB得知进程的寻在。为了进程管理，进程控制块包括以下几方面。（1）描述信息，包括进程标识符、进程名等。（2）进程当前状况。（3）当前队列链接指针。（4）进程的家族关系。为了中断处理，进程控制块的内容应该包括处理机状态信息和各种寄存器的内容，如通用寄存器、指令计数器、程序状态字（PSW）寄存器及栈指针等。为了内存管理的需要，进程控制块的内容应该包括进程使用的信号量、消息队列指针等。为了设备管理，进程控制块的内容应该包括进程占有资源的情况。5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统在进程切换的开销占整个时间的比例是多少？答：就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔进程的运行时间是300ms，切换另一个进程所花费的总时间是10ms，隐刺系统化在进程切换上的时间开销占系统整个时间的比例是：10/(300+10)=3.2%.6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。答：线程是进程内的一个相对独立的运行单元，是操作系统调度和分派的单位。线程只拥有一点必不可少的资源（一组寄存器和栈），但可以和铜属于一个进程的其他线程共享进程拥有的资源。线程是进程的一部分，是进程内的一个实体；一个进程可以有多个线程，但至少必须有一个线程。7.根据图回答下列问题。（1）进程发生状态变迁1、3、4、6、7的原因。答：1表示新进程创建后，进入高优先级就绪队列；3表示进程因请求I/O活等待某件事儿阻塞；4表示进程运行的时间片到；6表示进程I/O完成或等待的时间到达；7表示进程运行顽皮而退出。（2）系统中常常由于某一进程的状态变迁引起另一进程也产生状态变迁，这种变迁称为因果变迁。下述变迁是否为因果变迁：32，45，72，36，试说明原因。答：32是因果变迁，当一个进程从运行态变为阻塞态时，此时CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择一个进程投入运行。45是因果变迁，当一个进程运行完毕时，此时CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择进程，但如果高优先级队列为空，则从低优先队列中选择一个进程投入运行。72 是因果变迁，当一个进程运行完毕时，CPU空闲，系统首先到高优先级队列中选择一个进程投入运行。36不是因果变迁。一个进程阻塞时由于自身的原因而发生的，和另一个进程等待的时间到达没有因果关系。（3）根据此进程状态转换图，说明该系统CPU调度的策略和效果。答：当进程调度时，首先从高优先级就绪队列选择一个进程，赋予它的时间片为100ms。如果高优先级就绪队列为控，则从低优先级就绪队列选择进程，但赋予该进程的时间片为500ms。这种策略一方面照顾了短进程，一个进程如果在100ms运行完毕它将退出系统，更主要的是照顾了I/O量大的进程，进程因I/O进入阻塞队列，当I/O完成后它就进入了高优先级就绪队列，在高优先级就绪队列等待的进程总是优于低优先级就绪队列的进程。而对于计算量较大的进程，它的计算如果在100ms的时间内不能完成，它将进入低优先级就绪队列，在这个队列的进程被选中的机会要少，只有当高优先级就绪队列为空，才从低优先级就绪队列选择进程，但对于计算量大的进程，系统给予的适当照顾时间片增大为500ms。 8.回答以下问题。（1）若系统中没有运行进程，是否就一定没有就绪进程，为什么？答：是。若系统中没有运行进程，系统会马上选择一个就绪进程队列中的进程投入运行。只有在就绪队列为空时，CPU才会空闲。（2）若系统中既没有运行进程，也没有就绪进程，系统中是否就没有阻塞进程？请解释。答：不一定。当系统中所有进程分别等待各自希望发生的事件时，它们都处于阻塞状态，此时系统中既没有运行进程，也没有就绪进程。这种情况出现时，如果各个进程没有相互等待关系，只要等待的时间发生了，进程就会从等待状态转化为就绪状态。但如果处于阻塞状态的进程相互等待彼此占有的资源，系统就有可能发生死锁。（3）如系统采用优先级调度策略，运行的进程是否一定是系统中优先级最高的进程？为什么？答：不一定。因为高优先级的进程有可能处于等待状态，进程调度程序只能从就绪队列中挑选一个进程投入运行。被选中进程的优先级在就绪队列中是最高的，但在整个系统中它不一定是最发哦的，等待队列中进程的优先级有可能高于就绪队列中所有进程的优先级。9.假如有以下程序段，回答下面的问题。S1： a=3-x；S2： b=2*a；S3： c=5+a；（1）并发程序执行的Bernstein条件是什么？答： P1和P2并发执行的条件是，当且仅当R(P1)W(P2) R(P2) W(P1) W(P1)W(P2)=（2）试画出表示它们执行时的先后次序。S1S2S3（3）利用Bernstein条件证明，S1、S2和S3哪两个可以并发执行，哪两个不能。答：R(S1)=x,W(S2)=a，R(S2)=a,W(S2)=b，R(S3)=a,W(S3)=c所以W(S1) R(S2)=a, 因此S1和S2不能并发执行。W（S1）R(S2)=a, 因此S1和S3也不能并发执行。而R(S2) W(S3) R(S3) W(S2) W(S2) W(S3)=, 因此S2和S3可以并发执行。