《操作系统》第3章 习题课.ppt

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1、操操 作作 系系 统统第第3 3章章 习题课习题课2023/1/221HZAU 理学院计算机系 姚娟第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计本章总结v进程的基本概念进程的基本概念（掌握）（掌握）程序执行的两种方式程序执行的两种方式程序执行的两种方式程序执行的两种方式 顺序执行（概念和特点）顺序执行（概念和特点）顺序执行（概念和特点）顺序执行（概念和特点）并发执行（概念和特点，程序的制约方式并发执行（概念和特点，程序的制约方式并发执行（概念和特点，程序的制约方式并发执行（概念和特点，程序的制约方式2 2种）种）种）种）资源共享（资源共享（资源共享（资源共享（2 2种方式：种方

2、式：种方式：种方式：OSOS统一分配；进程自行统一分配；进程自行统一分配；进程自行统一分配；进程自行使用）使用）使用）使用）进程的定义进程的定义进程的定义进程的定义 定义定义定义定义 基本特征（基本特征（基本特征（基本特征（动态性、并发性、独立性、制约性、动态性、并发性、独立性、制约性、动态性、并发性、独立性、制约性、动态性、并发性、独立性、制约性、结构性结构性结构性结构性）与程序的区别与程序的区别与程序的区别与程序的区别2第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计v进程的状态和进程控制块进程的状态和进程控制块（熟练掌握）（熟练掌握）进程的状态及状态变化图进程的状态及状态变化

3、图进程的状态及状态变化图进程的状态及状态变化图 三种状态（就绪、运行，阻塞）三种状态（就绪、运行，阻塞）三种状态（就绪、运行，阻塞）三种状态（就绪、运行，阻塞）状态变化（图，发生变化的原因）状态变化（图，发生变化的原因）状态变化（图，发生变化的原因）状态变化（图，发生变化的原因）进程控制块进程控制块进程控制块进程控制块 构成构成构成构成 基本内容基本内容基本内容基本内容 组织方式（链式、索引）组织方式（链式、索引）组织方式（链式、索引）组织方式（链式、索引）PCBPCB是进程存在的唯一标志是进程存在的唯一标志是进程存在的唯一标志是进程存在的唯一标志3第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机

4、制与并发程序设计v进程控制进程控制（理解）（理解）原语原语 概念概念进程控制原语进程控制原语 创建原语创建原语创建原语创建原语 撤消原语撤消原语撤消原语撤消原语 阻塞原语阻塞原语阻塞原语阻塞原语 唤醒原语唤醒原语唤醒原语唤醒原语主要理解各种控制原语的功能主要理解各种控制原语的功能主要理解各种控制原语的功能主要理解各种控制原语的功能4第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计v线程的基本概念线程的基本概念（理解）（理解）线程的引入线程的引入线程的引入线程的引入 概念概念概念概念 Thread Thread，轻量级进程，轻量级进程，轻量级进程，轻量级进程线程与进程的比较线程与进程

5、的比较线程与进程的比较线程与进程的比较5第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计v进程调度进程调度（重点）（重点）进程调度的职能进程调度的职能进程调度的职能进程调度的职能 了解了解了解了解进程调度算法进程调度算法进程调度算法进程调度算法 熟练掌握熟练掌握熟练掌握熟练掌握可分为可分为可分为可分为“非剥夺调度非剥夺调度非剥夺调度非剥夺调度”和和和和“剥夺调度剥夺调度剥夺调度剥夺调度”两种基本两种基本两种基本两种基本方式方式方式方式 先来先服务先来先服务先来先服务先来先服务 轮转调度轮转调度轮转调度轮转调度 分级轮转法分级轮转法分级轮转法分级轮转法 优先数法优先数法优先数法优先数

6、法各种调度算法的优缺点各种调度算法的优缺点各种调度算法的优缺点各种调度算法的优缺点调度用的进程状态切换图调度用的进程状态切换图调度用的进程状态切换图调度用的进程状态切换图 理解理解理解理解6第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计v进程通信进程通信 重中之重重中之重临界资源和临界区临界资源和临界区临界资源和临界区临界资源和临界区 掌握掌握掌握掌握 概念概念概念概念 应该遵循的条件（应该遵循的条件（应该遵循的条件（应该遵循的条件（忙则等待、有限等待、空闲忙则等待、有限等待、空闲忙则等待、有限等待、空闲忙则等待、有限等待、空闲让进让进让进让进、让权等待让权等待让权等待让权等待）

7、同步与互斥同步与互斥同步与互斥同步与互斥 熟练掌握熟练掌握熟练掌握熟练掌握 同步与互斥的同步与互斥的同步与互斥的同步与互斥的概念概念概念概念 P/VP/V操作操作操作操作 信号量的概念，如何实现同步与互斥信号量的概念，如何实现同步与互斥信号量的概念，如何实现同步与互斥信号量的概念，如何实现同步与互斥两个经典的同步两个经典的同步两个经典的同步两个经典的同步/互斥问题互斥问题互斥问题互斥问题 熟练掌握熟练掌握熟练掌握熟练掌握 生产者消费者问题生产者消费者问题生产者消费者问题生产者消费者问题 读者写者问题读者写者问题读者写者问题读者写者问题消息缓冲消息缓冲消息缓冲消息缓冲了解了解了解了解7第第3 3

8、章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计v死锁死锁 重点重点产生的原因和必要条件产生的原因和必要条件产生的原因和必要条件产生的原因和必要条件 掌握掌握掌握掌握 死锁定义死锁定义死锁定义死锁定义 两个原因，四个必要条件两个原因，四个必要条件两个原因，四个必要条件两个原因，四个必要条件预防死锁预防死锁预防死锁预防死锁 掌握掌握掌握掌握基本思想：破坏四个必要条件中个一个基本思想：破坏四个必要条件中个一个基本思想：破坏四个必要条件中个一个基本思想：破坏四个必要条件中个一个避免死锁避免死锁避免死锁避免死锁 掌握掌握掌握掌握 安全与不安全状态安全与不安全状态安全与不安全状态安全与不安全状态 了解

9、了解了解了解 银行家算法银行家算法银行家算法银行家算法 应用应用应用应用死锁的检测与解除死锁的检测与解除死锁的检测与解除死锁的检测与解除 理解理解理解理解 检测检测检测检测：进程资源图的简化：进程资源图的简化：进程资源图的简化：进程资源图的简化 解除解除解除解除：资源剥夺、进程撤销：资源剥夺、进程撤销：资源剥夺、进程撤销：资源剥夺、进程撤销8第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计下图给出了四个进程合作完成某一任务的前趋图，试说下图给出了四个进程合作完成某一任务的前趋图，试说明这四个进程间的同步关系，并用明这四个进程间的同步关系，并用p p、v v操作描述它。操作描述它。9

10、第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计P P、V V操作例子操作例子 汽车司机与售票员之间必须协同工作,一方面,只有售票员把车门关好了,司机才能开车,因此,售票员关好车门应通知司机开车;另一方面,只有当汽车已经停下,售票员才能开门上下客,故司机停车后应通知售票员.假定某辆公共汽车上有一名司机与两名售票员.汽车当前正在始发站停车上客.试设必要的信号量并赋初值,用P、V操作写出他们的同步算法.10第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序设计设信号量：设信号量：设信号量：设信号量：doorclosedoorclose=0=0busstopbusstop=1=1d

11、river()driver()while(1)while(1)p(doorclosep(doorclose););开车开车开车开车;到站到站到站到站;停车停车停车停车;v(busstopv(busstop););乘客上下车乘客上下车乘客上下车乘客上下车;conductor()conductor()while(1)while(1)p(busstopp(busstop););开门开门开门开门;乘客上下车乘客上下车乘客上下车乘客上下车;售票售票售票售票;关门关门关门关门;v(doorclosev(doorclose););开车开车开车开车;11第第3 3章章 进程机制与并发程序设计进程机制与并发程序

12、设计银行家算法银行家算法在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：在银行家算法中，若出现下述的资源分配情况：Process Allocation Need AvailableProcess Allocation Need AvailableProcess Allocation Need AvailableProcess Allocation Need Available p0 1,0,2,3 7,6,6,1 3,0,1,4 p0 1,0,2,3 7,6,6,1 3,0,1,4 p0 1,0,2,3 7,6,6,

13、1 3,0,1,4 p0 1,0,2,3 7,6,6,1 3,0,1,4 p1 2,1,0,1 6,6,5,7 p1 2,1,0,1 6,6,5,7 p1 2,1,0,1 6,6,5,7 p1 2,1,0,1 6,6,5,7 p2 1,0,4,1 3,5,1,5 p2 1,0,4,1 3,5,1,5 p2 1,0,4,1 3,5,1,5 p2 1,0,4,1 3,5,1,5 p3 0,3,2,1 3,1,2,8 p3 0,3,2,1 3,1,2,8 p3 0,3,2,1 3,1,2,8 p3 0,3,2,1 3,1,2,8 p4 3,2,1,0 3,2,2,5 p4 3,2,1,0 3,2,2

14、,5 p4 3,2,1,0 3,2,2,5 p4 3,2,1,0 3,2,2,5 p5 0,1,2,6 2,0,1,2 p5 0,1,2,6 2,0,1,2 p5 0,1,2,6 2,0,1,2 p5 0,1,2,6 2,0,1,2试问试问试问试问:（）该状态是否安全？（）该状态是否安全？（）该状态是否安全？（）该状态是否安全？（要写出银行家算法的过程）（要写出银行家算法的过程）（要写出银行家算法的过程）（要写出银行家算法的过程）（）若若若若进进进进程程程程p p p p提提提提出出出出请请请请求求求求Request(2,0,1,1)Request(2,0,1,1)Request(2,0,1,

15、1)Request(2,0,1,1)后后后后，系统能否将资源分配给它？为什么？系统能否将资源分配给它？为什么？系统能否将资源分配给它？为什么？系统能否将资源分配给它？为什么？AvailableAvailable的变的变化化p5p53,1,3,103,1,3,10p3p33,4,5,113,4,5,11p4p46,6,6,116,6,6,11p1p18,7,6,128,7,6,12p0p09,7,8,159,7,8,15p2p210,7,12,1610,7,12,16（1 1）安全！）安全！need Available need Available P1P1 4,6,4,6 1,0,0,3 4,6,4,6 1,0,0,3如果满足（如果满足（2 2，0 0，1 1，1 1）请求，则所有其它请求再也无法满足，造成死锁。）请求，则所有其它请求再也无法满足，造成死锁。12