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1、21世纪高等院校规划教材操作系统原理与应用操作系统原理与应用(Linux)第第1章章 操作系统概论操作系统概论第第1章章 操作系统概论操作系统概论2操作系统是一个软件系统，它控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，提供用户与计算机系统之间的接口。它的设计目的在于使用户方便地使用计算机系统和使计算机系统高效地工作。1.1 基本知识结构图基本知识结构图第第1章章 操作系统概论操作系统概论3操作系统概论操作系统的地位操作系统的发展过程操作系统的体系结构LINUX介绍操作系统的特性操作系统的功能管理计算机资源提供人机接口多道批处理系统操作系统发展的动力无OS计算机系统单道批处理系统分时系统实时系统微
2、机操作系统网络操作系统分布式操作系统并发性共享性异步性虚拟性微内核结构层次结构1.2 知识点知识点1.2.1 操作系统的地位操作系统的地位 第第1章章 操作系统概论操作系统概论4应用用户应用软件图1-1计算机系统层次结构应用开发人员操作系统开发人员系统工具操作系统裸机计算机系统1.2.2 操作系统的功能操作系统的功能 1提供用户接口为方便用户使用计算机系统，操作系统提供了用户接口。操作系统提供两个级别的接口：（1）作业控制级接口（通常又称为命令接口）：提供一组命令供用户直接或间接控制自己的作业。（2）程序级接口：提供一组系统调用供用户程序和其他系统程序调用。第第1章章 操作系统概论操作系统概论
3、5 2管理计算机资源（1）处理机管理（2）存储器管理（3）设备管理（4）文件管理第第1章章 操作系统概论操作系统概论61.2.3 操作系统的发展过程操作系统的发展过程 1批处理操作系统作业是用户在一次上机时要求计算机系统所做的顺序相关的工作的集合，包括若干顺序相关的作业步。作业包括作业控制说明书、程序、数据。批处理技术是指对一批作业自动进行处理的一种技术，它首先实现了作业步之间的自动过渡，然后实现了作业之间的自动过渡。批处理技术的目的是提高系统吞吐量。第第1章章 操作系统概论操作系统概论72分时操作系统分时技术是指把处理机的运行时间分成很短的时间片，按时间片轮流把处理机分配给各联机作业使用。第
4、第1章章 操作系统概论操作系统概论83实时操作系统实时的含义是指计算机对于外来信息能够以足够快的速度进行处理，并在被控制对象允许的时间范围内做出响应。第第1章章 操作系统概论操作系统概论94操作系统的进一步发展批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统是早期的三种基本的操作系统，随着大规模集成电路的发展和计算机体系结构的不断改进，逐步产生了微机操作系统、多处理机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。第第1章章 操作系统概论操作系统概论101.2.4 操作系统的特性操作系统的特性1并发在单处理机系统中，并发性是指宏观上有多道程序在同时运行，但在微观上是交替执行的。2共享共享是指计算机系统中的资
5、源被多个任务共同使用。3异步由于并发运行环境的复杂，每个进程在什么时候开始执行，何时暂停，以怎样的速度向前推进，多长时间完成，何时发生中断，都是不可预知的。我们称此种特征为异步性。4虚拟在操作系统中，虚拟指的是通过某种技术把一个物理实体映射为多个逻辑实体，用户程序使用逻辑实体。第第1章章 操作系统概论操作系统概论111.2.5 操作系统的体系结构操作系统的体系结构 1层次结构层次结构操作系统的设计思想是：按照操作系统各模块的功能和相互依存关系，把系统中的模块分为若干层次，其中任一层（除底层模块）都建立在它下面一层的基础上，每一层仅使用其下层所提供的服务。2微内核结构 微内核结构是20世纪90年
6、代发展起来的。其基本思想是：把操作系统中的基本功能模块组织为微内核，其他功能模块尽量放到核外，通过调用微内核来实现。第第1章章 操作系统概论操作系统概论121.3.1 单项选择题单项选择题【例1】在下列选择中，（）不是操作系统关心的主要问题。（浙江大学1998年试题）A管理计算机裸机。B设计、提供用户程序与计算机硬件系统的界面。C管理计算机系统资源。D高级程序设计语言的编译器。【解答】D第第1章章 操作系统概论操作系统概论131.3 例题解析例题解析第第1章章 操作系统概论操作系统概论14【例2】批处理系统的主要缺点是()。清华大学1996年试题ACPU利用率低B不能并发执行C缺少交互性D以上
7、都不是【解答】C【例3】操作系统是一种()。A用户软件B应用软件C支撑软件D系统软件【解答】D【例4】下列操作系统中，()是网络操作系统。AWindows3XBDOS6.22CCPM2.2DLinux【解答】D【例5】多道程序设计是指()。A在实时系统中并发运行多个程序B在分布系统中同一时刻运行多个程序C在一台处理器上同一时刻运行多个程序D在一台处理器上并发运行多个程序第第1章章 操作系统概论操作系统概论151.3.2 填空题填空题【例1】操作系统是计算机系统中的一个（），它管理和控制计算机系统中的。清华大学1999年试题【解答】系统软件，软硬件资源【例2】现代操作系统的两个最基本的特征是（）
8、和（）。中国科学院计算机技术研究所1999年试题【解答】并发，共享【例3】实时系统应具有的两个基本特征是（）和（）。【解答】及时性，可靠性第第1章章 操作系统概论操作系统概论16【例4】为实现CPU与外部设备的并行工作，（）是系统必须引入的一种机制。【解答】中断机制【例5】实时操作系统必须在（）的时间内响应一个新任务。【解答】被控对象规定【例6】批处理系统的主要缺点是（）。【解答】缺少交互性第第1章章 操作系统概论操作系统概论17【例7】UNIX是一个（）操作系统。【解答】多用户交互式分时【例8】操作系统为用户提供了两个接口，分别是（）、（）。【解答】命令接口，程序接口第第1章章 操作系统概论
9、操作系统概论18第第1章章 操作系统概论操作系统概论19【例9】多道批处理系统的硬件支持是20世纪60年代发展起来的（）和（）。【解答】通道，中断机制【例10】分时操作系统的主要特征是（）、（）、（）。【解答】多路性、交互性、独立性第第1章章 操作系统概论操作系统概论201.3.3 综合题综合题【例1】什么是操作系统?它有什么基本特征?【解答】操作系统是一组控制和管理计算机软件和硬件资源、合理组织计算机的工作流程以及方便用户使用计算机的程序集合。操作系统的基本特性是共享性、并发性、虚拟性和不确定性4个万面。第第1章章 操作系统概论操作系统概论21【例2】多道批处理系统怎样提高系统效率?【解答】
10、多道批处理系统通过以下四种途径来提高效率:(1)允许多道作业并发工作，减少了处理器的空闲时间，即提高了处理器的利用率。(2)作业调度可以按一定的组合去选择装入主存储器的作业，如果能把请求使用不同设备的作业搭配在一起，则可使各种设备同时工作，充分提高了计算机系统的资源利用率。(3)作业执行过程中，可以不再访问低速的设备，而是直接在高速的磁盘上存取信息，从而缩短了作业执行时间，使单位时间内的处理能力得到提高。(4)作业成批输入，自动选择和控制作业执行，减少了人工操作时间和作业交接时间，有利于提高系统的吞吐量。第第1章章 操作系统概论操作系统概论22【例3】什么是多道程序设计技术?多道程序设计技术的
11、特点是什么?【解答】多道程序设计是指把一个以上的程序同时存放在内存中，并且同时处于运行状态。这些作业共享处理机时间和外部设备以及其他资源。多道程序设计技术的主要特点是，多道、宏观上并行、微观上串行。多道是指计算机内存中同时存放多道相互独立的程序；宏观上并行是指同时进入系统的多道程序都处于运行过程中；微观上串行是指在单处理机环境中，内存中的多道程序轮流地占有CPU，交替执行。第第1章章 操作系统概论操作系统概论23【例4】什么是系统调用?描述系统调用的主要实现过程。【解答】所谓系统调用，就是用户在程序中调用操作系统所提供的一些子功能。它是通过系统调用命令，中断现行程序而转去执行相应的子程序，以完
12、成特定的系统功能。系统调用完成后，控制又返回系统调用命令之后的下一条指令，被中断的程序将继续执行下去。系统调用命令的具体格式因系统而异，但是，从用户程序进入系统调用的步骤及其执行过程大体相同。首先，将系统调用命令所需的参数或参数区首地址放入指定的通用寄存器。然后，设置一条调用指令(有的系统相应地设置有访管指令或软件中断指令)。至于系统调用命令的功能号，有的系统直接在调用指令中给出，有的系统则把它作为调用命令的参数，在调用的时候放入指定的通用寄存器中。当用户程序执行到系统调用指令时，就转入到系统调用处理程序。第第1章章 操作系统概论操作系统概论24【例5】叙述操作系统在计算机系统中的位置。【解答
13、】操作系统是运行在计算机硬件系统上的最基本的系统软件。它控制和管理看所有的系统硬件(CPU、主存、各种硬件和外部设备等)，也控制和管理看所有的系统软件(系统程序和用户进程等)，操作系统对计算机使用者提供了一种良好的操作环境，也为其他各种应用系统提供了最基本的支撑环境。【例6】操作系统有哪儿种结构设计方法?简述其中之一的特点。【解答】操作系统有无结构、层次结构和客户/服务器模型等3种结构设计方法。现今大多数操作系统采用的是层次结构。层次结构是结构设计方法之一，使用这种方法进行设计时，可以形成正确、结构清晰的软件系统，从而达到可靠、可适应、可移植的设计目标。在层次式结构下，操作系统的各模块应处于什
14、么位置、各模块之间的关系十分清晰。第第1章章 操作系统概论操作系统概论25【例7】操作系统是随着多道程序设计技术的出现逐步发展起来的，要保证多道程序的正确运行，在技术上要解决哪些基本问题?【解答】多道程序设计技术能有效提高系统的吞吐量和改善资源利用率。但实现多道程序系统时，由于主存中总是同时存在几道作业，因而还需要妥善解决以下几个问题:(1)处理机管理问题。使处理机既能满足各程序运行的需要又有较高的利用率;(2)内存管理问题。如何为每道程序分配必要的内存空间，使它们各得其所又不致因相互重叠而丢失信息;应如何防止因某道程序出现异常情况而破坏其他程序。(3)设备管理问题。分配IO设备，做到既方便用
15、户对设备的使用，又能提高设备的利用率。(4)文件管理问题。组织信息便于用户使用并能保证数据信息的安全性和一致性。第第1章章 操作系统概论操作系统概论26【例8】系统调用是操作系统和用户程序的接口，库函数也是操作系统和这句话对吗？清华大学1995年试题【解答】这句话不正确。系统中各种资源都是由操作系统统一管理，故在用户程序中凡是与资源有关的操作都必须通过某种方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。也即操作系统必须为用户提供某种形式的接口，以便让用户程序通过接口来使用操作系统提供的功能，这种接口就称为系统调用。因此，系统调用是操作系统提供给用户在程序这一级使用系统功能的手段。库函数是在程
16、序设计语言中，将一些常用的功能模块编写成函数，放在函数库中供用户编程时使用。1.4.2 填空题填空题1计算机系统由（）系统和（）系统两部分组成。【解答】硬件，软件2采用多道程序设计技术能充分发挥（）与（）并行工作的能力。【解答】CPU，外部设备3操作系统是计算机系统的一种系统软件，它以尽量合理、有效的方式组织和管理计算机的（），并控制程序的运行，使整个计算机系统能高效地运行。【解答】资源第第1章章 操作系统概论操作系统概论271.4 习题精选习题精选第第1章章 操作系统概论操作系统概论284按内存中同时运行作业的数目可以将批处理系统分为两类：（）和（）。【解答】单道批处理系统，多道批处理系统5
17、并发和（）是操作系统的两个最基本的特征，两者之间互为存在条件。【解答】共享6在操作系统中，不确定性主要是指（）、（）。中国科技大学1998年试题【解答】不可再现性，异步性7操作系统的基本功能包括（）管理、（）管理、（）管理、（）管理，除此之外还为用户使用操作系统提供了用户接口。【解答】处理机，存储器，设备，文件第第1章章 操作系统概论操作系统概论298操作系统的主要性能参数有（）、（）等。指的是单位时间内系统处理的作业量。指的是在一个给定时间内，系统的一个指定成分被使用的时间比例。【解答】吞吐量，利用率9如果一个操作系统兼有批处理、分时处理和实时处理操作系统三者或其中两者的功能，这样的操作系统
18、称为（）。【解答】通用操作系统10在分时和批处理系统结合的操作系统中引入了“前台”和“后台”作业的概念，其目的是（）。【解答】为了提高CPU的利用率11分时操作系统的主要特征有三个，即（）、（）、（）。【解答】多路性，交互性，独立性第第1章章 操作系统概论操作系统概论3012实时系统应具备的两个基本特征是（）和（）。北京理工大学2000年试题【解答】及时性，高可靠性13实时信息处理是实时应用的一种，例如（）和（）都是实时信息处理的例子。华中科技大学2000年试题l【解答】航空订票系统，情报检索系统14操作系统是计算机系统中的一个（），它管理和控制计算机系统中的（）。清华大学1999年试题【解答
19、】系统软件，软硬件资源第第1章章 操作系统概论操作系统概论3115如果操作系统具有很强的交互性，可同时供多个用户使用，但时间响应不太及时，则属于（）类型;如果操作系统可靠，时间响应及时但仅有简单的交互能力，则属于（）类型;如果操作系统在用户提交作业后，不提供交互能力，它所追求的是计算机资源的高利用率，大吞吐量和作业流程的自动化，则属于（）类型。【解答】分时操作系统，实时操作系统，批处理操作系统16在主机控制下进行的输入/输出操作称为（）操作。【解答】联机输入/输出17（）系统不允许用户随时干预自己程序的运行。【解答】批处理第第1章章 操作系统概论操作系统概论3218实现多道程序设计的计算机系统
20、，需要（）和（）支持。【解答】通道，中断机构19中断响应将保留处理机状态字和指令计数器的内容，这项工作是由计算机的（）完成的。华中科技大学2001年试题【解答】硬件20整个中断处理的功能是由硬件和软件配合完成的，硬件负责（）工作，而软件负责（）、（）、（）工作。华中科技大学1999年试题【解答】中断响应，保护现场信息，中断处理，中断返回（退出并恢复现场）第第1章章 操作系统概论操作系统概论3321中断优先级是由硬件规定的，若要调整中断的响应次序，可通过（）北京大学1991年试题【解答】中断屏蔽22为了赋予操作系统某些特权，使得操作系统更加安全可靠地工作，实际操作系统中区分程序执行的两种不同的运
21、行状态是（）和（），（）态下执行的程序不能执行特权指令。中科院计算所1998年试题【解答】管态，目态，目23批处理系统加上（）就是多道批处理系统。【解答】多道程序设计24计算机系统的软件资源包括程序和（）。【解答】数据25操作系统的设计观点包含（）和（）两方面。【解答】用户观点，资源观点1.4.3 综合题综合题1计算机硬件由哪几部分组成，并简述各部分的功能。【解答】计算机系统的最底层是硬件，主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备组成。中央处理器是对信息逆行高速运算和处理的部件；存储器可分为主存储器和辅助存储器，用于存放各种程序和数据，主存储器可被中央处理器直接访问；输入输
22、出设备是计算机和用户的交互接口部件；输入输出控制系统管理外围设备与主存储器之间的信息传送。2实时操作系统的主要特点是什么?【解答】实时操作系统是较少有人为干预的监督和控制系统，它能使计算机系统及时响应和处理来自外部的信号，并在严格的规定时间内处理结束且给出反馈信息。第第1章章 操作系统概论操作系统概论34第第1章章 操作系统概论操作系统概论353多用户操作系统离开了多终端的硬件支持，能否安装和使用?【解答】略4分时系统为什么能实现人机交互的操作?为什么主机间断的服务，用户却觉得在连续地工作?【解答】分时系统提供两种接口:命令接口和系统调用，主机在中断结构和时钟系统的支持下，把CPU时间分成时间
23、片，每个程序只运行一个时间片，就产生一个时钟中断，控制转向操作系统，操作系统选择另一个用户程序。它提供命令接口，交互性好，用户在终端上操作，即可得到系统的即时响应。第第1章章 操作系统概论操作系统概论365何谓批处理操作系统?【解答】用户准备好要执行的程序、数据和控制作业执行的说明书，由操作员输入到计算机系统中等待处理。操作系统选择作业并按其作业说明书的要求自动控制作业的执行。采用这种批量化处理作业的操作系统称为批处理操作系统。6从资源管理的观点出发，操作系统的功能由哪些部分组成?【解答】从资源管理的观点出发，操作系统的功能可分成五大部分:处理器管理，存储管理，文件管理，设备管理，作业管理。操
24、作系统的这五大部分相互配合，协调工作，实现对计算机系统的资源管理和控制程序的执行。第第1章章 操作系统概论操作系统概论377什么是作业控制语言？什么是作业说明书？什么是作业控制块(JCB)?【解答】作业控制语言，简称JCL(JobsControlLanguage)，是控制作业运行的一种语言。这种语言普遍用在“批处理系统”中。用户在提交自己的作业时，需要利用JCL描述一份作业的说明书，连同作业一起提交。系统将根据作业说明书的内容对作业实施管理和调度。第第2章章 进程管理进程管理进程是操作系统中非常重要的概念，进程管理是操作系统最为重要的功能之一。第第2章章 进程管理进程管理382.1 基本结构图
25、基本结构图39进程管理基本知识结构图(见下页)第第2章章 进程管理进程管理进程管理进程的概念进程的描述进程控制进程的创建与终止进程通信线程程序的顺序执行程序的并发执行进程的概念及特征进程的状态及转换Linux进程的状态Linux进程的PCBLinux进程的系统调用进程的阻塞与唤醒进程的同步与互斥临界资源锁机制信号量进程控制块信号量的应用及同步举例进程的同步与互斥进程控制块的组织方式共享存储器机制消息传递机制管道通信机制信号通信机制线程的概念线程的特点第第2章章 进程管理进程管理2.2 知识点知识点412.2.1 进程的概念进程的概念1程序的顺序执行我们把一个具有独立功能的程序独占处理机，直到最
26、后结束的过程称为程序的顺序执行。程序顺序执行时的特征为：顺序性、封闭性和可再现性。第第2章章 进程管理进程管理42顺序性顺序性是指，程序执行时严格按照程序的语句或指令的顺序执行。封闭性是指，程序执行的结果只有程序本身才可以改变，而与其它外界因素无关。可再现性可再现性是指，只要输入的初始条件相同，则无论何时重复执行该程序，结果都是相同的。第第2章章 进程管理进程管理 43第第2章章 进程管理进程管理2程序的并发执行所谓程序的并发性，是指多道程序在同一时间间隔内同时发生。3进程的概念及特征进程的概念及特征（1）进程的概念）进程的概念进程是操作系统中最基本、最重要的概念之一。进程可以如下定义：进程是
27、程序的一次执行。进程是可以和别的进程并发执行的计算。进程就是一个程序在给定活动空间和初始条件下，在一个处理机上的执行过程。进程是程序在一个数据集合上的运行过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。进程是动态的，有生命周期的活动。内核可以创建一个进程，最终将由内核终止该进程使其消亡。44第第2章章 进程管理进程管理（2）进程与程序的区别）进程与程序的区别进程和程序是两个完全不同的概念，但又有密切的联系。45第第2章章 进程管理进程管理46第第2章章 进程管理进程管理（3）进程的特征）进程的特征进程具有动态性、并发性、独立性、异步性及结构性的特征。4进程的状态及转换在操作系统中，进程通常至少
28、有三种基本状态：就就绪状态、执行状态和阻塞状态绪状态、执行状态和阻塞状态。47程执行完成或撤消阻塞状态就绪状态进程创建调度用片间时进等待某事件发生如I/O请求外部事件发生进程的基本状态及转换图完第第2章章 进程管理进程管理5Linux进程的状态48Linux系统内核在进程控制块中用state成员描述进程当前的状态，并明确定义了5种进程状态。它们分别是：TASK-RUNNING状态（包括执行和就绪两种状态）、TASK-INTERRUPTIBLE状态（即可中断的等待态）、TASK-UNINTERRUPTIBLE状态（等待态，不可中断）、TASK-ZOMBIE状态（僵死态）和TASK-STOPPED
29、状态（暂停态）。第第2章章 进程管理进程管理2.2.2 进程的描述进程的描述1进程控制块进程实体通常就是由程序、数据集合和PCB这三部分构成,也称为“进程映象”。进程控制块(PCB)数据结构用来描述进程当前的状态、本身的特性等。进程控制块PCB是进程存在的惟一标志。当系统创建了一个新进程时，就为它建立一个PCB；当进程终止后，系统回收其PCB，该进程在系统中就不存在了。49第第2章章 进程管理进程管理1进程的创建与终止系统创建一个进程的步骤如下：（1）申请空白PCB。（2）为新进程分配资源。（3）初始化进程控制块。（4）将新建进程插入就绪态队列。系统中发生了要求进程终止的事件后，操作系统便调用
30、进程终止原语，终止该进程。502.2.3 进程的控制进程的控制第第2章章 进程管理进程管理2Linux进程的系统调用（1）fork()系统调用 （2）Exec系统调用（3）exit()系统调用（4）wait系统调用3进程的阻塞与唤醒51第第2章章 进程管理进程管理2.2.4 进程的同步与互斥进程的同步与互斥 1.临界资源2进程的同步与互斥3锁机制52第第2章章 进程管理进程管理4信号量信号量（Semaphore），也叫做信号灯，它是一种数据结构，用于实现进程的同步和互斥。我们可以为每类临界资源设置一个信号量。信号量有多种类型的数据结构，如：整型信号量、记录型信号量、AND型信号量及信号量集等。
31、53第第2章章 进程管理进程管理2.2.5进程通信进程间的信息交换称为进程通信。wait(S)操作和signal(S)操作在各进程间进行的信息交换是信号量，因此是一种低级的通信方式。进程之间的高级通信方式有以下几种：1共享存储器机制2消息传递机制3管道通信机制4信号通信机制 54第第2章章 进程管理进程管理 1线程的概念 2线程的特点 552.2.6 线程第第2章章 进程管理进程管理2.3 例题解析例题解析2.3.1 单项选择题：【例【例1】程序和进程是两个不同的概念，以下不能描述这】程序和进程是两个不同的概念，以下不能描述这个观点的是：个观点的是：。A程序指出了处理器执行操作的步骤，而进程是
32、一个程序在一个数据集合上的一次执行。B同一个程序运行10次，产生的是同一个进程。C进程是动态的，是程序的执行过程。D多个不同的进程可以包含相同的程序。【解答】B56第第2章章 进程管理进程管理【例【例2】一个进程是】一个进程是 。A处理机一次或多次执行的一个程序。B一个独立的程序+数据集。CPCB结构与程序和数据的组合。D一个独立的程序。【解答】C57第第2章章 进程管理进程管理【例【例3】为了描述进程的动态变化过程，采用了一】为了描述进程的动态变化过程，采用了一个与进程相联系的个与进程相联系的 ，根据它而感知进，根据它而感知进程的存在及对进程进行控制。程的存在及对进程进行控制。A进程状态字进
33、程状态字 B进程优先数进程优先数C进程控制块进程控制块 D进程起始地址进程起始地址【解答】【解答】C58第第2章章 进程管理进程管理【例【例4】下述哪一个选项体现了原语】下述哪一个选项体现了原语的主要特点的主要特点 。A并发性。B异步性。C共享性。D不可中断的特性【解答】D59第第2章章 进程管理进程管理【例【例5】一个正在访问临界资源的进程，由于】一个正在访问临界资源的进程，由于申请等待申请等待I/O操作而被中断时，操作而被中断时，_。A可以允许其他进程进入与该进程相关的临界区。B不允许其他进程进入任何临界区。C可以允许其他就绪进程抢占处理器，继续运行。D不允许任何进程抢占处理器。【解答】C
34、60第第2章章 进程管理进程管理【例6】设有5个进程共享一个互斥段，如果最多允许有3个进程同时进入互斥段，且初始情况下没有进程进入该互斥段，则所采用的互斥信号量初值应是_。A5 B3 C1 D0【解答】B61第第2章章 进程管理进程管理【例7】信箱通信是一种 通信方式。A直接通信 B间接通信 C低级通信 D信号量【解答】B62第第2章章 进程管理进程管理【例8】进程的并发性是指_。A多个进程在同一系统按照规定的顺序执行。B多个进程在同一时刻同时发生。C各进程依次执行。D多个进程在同一时间间隔内同时发生。【解答】D63第第2章章 进程管理进程管理2.3.2 填空题填空题【例1】在并发进程申请临界
35、资源的操作时，首先将信号量S的信息量 ，如果_，则本进程的PCB插入阻塞态队列。【解答】减1，s064第第2章章 进程管理进程管理【例2】进程的执行并不是“一气呵成”，而是走走停停的，这种操作系统的特征称为进程的 _ 性。【解答】异步性【例3】进程的基本特征是 、和 。【解答】进程的基本特征是动态性、并发性、独立性、异步性及结构特征。【例4】信号量的的物理意义是当信号量值大于0时，表示 ；当信号量值小于0时，其绝对值表示_。【解答】系统中当前可用该类临界资源的数目；系统中因请求该类资源而被阻塞的进程的数目。65第第2章章 进程管理进程管理【例【例5】进程是一个程序对某个数据集合的】进程是一个程
36、序对某个数据集合的 。【解答】一次执行过程。【例【例6】系统中各并发进程之间逻辑上的相互制约、相】系统中各并发进程之间逻辑上的相互制约、相互协调的关系称为互协调的关系称为_。【解答】进程同步。【例【例7】有】有m个进程共享同一临界资源，若使用信号量个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则该资源信号量机制实现对临界资源的互斥访问，则该资源信号量S的变化的变化范围是范围是 。【解答】（m1）1。66第第2章章 进程管理进程管理【例【例8】引入线程的主要目的是】引入线程的主要目的是 。【解答】提高程序执行时的并发程度。【例【例9】进程控制块的初始化包括】进程控制块的初始化
37、包括_、_和和_。【解答】初始化进程标识符信息、处理机状态信息和处理机控制信息。67第第2章章 进程管理进程管理【例【例10】用信号量管理临界区时，任何一个】用信号量管理临界区时，任何一个进程在进入临界区之前调用进程在进入临界区之前调用 操作，退操作，退出临界区时应调用出临界区时应调用 操作。操作。【解答】wait操作、signal操作。或P、V操作。68第第2章章 进程管理进程管理2.3.3 综合题综合题69【例【例1】为什么要引入进程的挂起状态？】为什么要引入进程的挂起状态？【解答】略第第2章章 进程管理进程管理【例2】现代操作系统一般都提供多进程（或称多任务）运行环境，回答以下问题：（1
38、）为支持多进程的并发执行,系统必须建立哪些关于进程的数据结构？（2）为支持进程状态的变迁，系统至少应提供哪些进程控制原语？（3）执行每一个进程控制原语时，进程状态发生什么变化？相应的数据结构发生什么变化？【解答】略70第第2章章 进程管理进程管理【例【例3】进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什】进程之间存在哪几种相互制约关系？各是什么原因引起的？下列活动分别属于哪种制约关系么原因引起的？下列活动分别属于哪种制约关系？（1）若干同学都要借同一本书；）若干同学都要借同一本书；（2）两队举行篮球比赛，两队员争抢球时；）两队举行篮球比赛，两队员争抢球时；（3）流水线生产的各道工序；）流水线生产的各道
39、工序；（4）商品生产和社会消费。）商品生产和社会消费。【解答】略71第第2章章 进程管理进程管理【例4】说明使用管道文件Pipe进行通信的优、缺点。【解答】略72第第2章章 进程管理进程管理【例【例5】某车站售票厅，任何时刻最多可容纳】某车站售票厅，任何时刻最多可容纳20名名购票者进入，当售票厅中少于购票者进入，当售票厅中少于20名购票者时，则名购票者时，则售票厅外的购票者可随时进入，否则需在外面等售票厅外的购票者可随时进入，否则需在外面等待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列待。若把一个购票者看作一个进程，请回答下列问题：问题：（1）用）用PV操作管理这些并发进程时，应怎样定义操作管理这
40、些并发进程时，应怎样定义信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值信号量，写出信号量的初值以及信号量各种取值的含义。的含义。（2）根据所定义的信号量，写出进程所执行的程）根据所定义的信号量，写出进程所执行的程序段，以保证进程能够正确地并发执行。序段，以保证进程能够正确地并发执行。（3）若欲购票者最多为）若欲购票者最多为n个人，写出信号量可能的个人，写出信号量可能的变化范围变化范围(最大值和最小值最大值和最小值)。【解答】(略)73第第2章章 进程管理进程管理【例【例6】假定系统有三个并发进程】假定系统有三个并发进程PA、PB和和PC共享共享缓冲池缓冲池B1和和B2。进程。进程PA负责从输入设备
41、上读信息，负责从输入设备上读信息，每读出一次数据后把它存放到缓冲池每读出一次数据后把它存放到缓冲池B1的缓冲区中。的缓冲区中。进程进程PB从缓冲池从缓冲池B1中取出一缓冲区的内容，经加工中取出一缓冲区的内容，经加工处理后存入缓冲池处理后存入缓冲池B2。进程。进程PC将将B2中的数据取出并中的数据取出并打印。设缓冲池打印。设缓冲池B1和和B2中缓冲区的个数分别为中缓冲区的个数分别为m和和n。要求三个进程协调完成任务，使打印出来的信息与读要求三个进程协调完成任务，使打印出来的信息与读入记录的个数、次序完全一样。入记录的个数、次序完全一样。请用请用P、V操作，写出这三个进程的并发程序。操作，写出这三
42、个进程的并发程序。PAPCPBB1mB2n74第第2章章 进程管理进程管理2.4.2 填空题填空题1将多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并将多个计算问题同时装入一个计算机系统的主存储器并行执行，这种程序设计技术称为行执行，这种程序设计技术称为 。【解答】多道程序设计2在层次结构的计算机操作系统中，在层次结构的计算机操作系统中，是资源分是资源分配、调度和管理的最小单位。配、调度和管理的最小单位。【解答】进程3 是保存进程状态，控制进程转换的标志，也是保存进程状态，控制进程转换的标志，也是进程存在的唯一标志。是进程存在的唯一标志。【解答】进程控制块（PCB）4正在运行的进程，因等待某个事
43、件的发生而暂停运行，正在运行的进程，因等待某个事件的发生而暂停运行，此时处于此时处于 状态。状态。【解答】等待75第第2章章 进程管理进程管理5如果信号量的当前值为如果信号量的当前值为-4，则表示系统中在该信号量，则表示系统中在该信号量上有上有 个等待进程。个等待进程。【解答】46作业调度程序从处于作业调度程序从处于 状态的队列中选取适当状态的队列中选取适当的作业调入内存运行。的作业调入内存运行。【解答】后备7进程主要由进程主要由 、部分内部分内容组成。而容组成。而 部分也可以为其他进程共享。部分也可以为其他进程共享。【解答】程序段、数据段、PCB。程序段8在一个单处理机系统中，若有在一个单处
44、理机系统中，若有5个用户进程，且假设当个用户进程，且假设当前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有前时刻为用户态，则处于就绪状态的用户进程最多有 个，最少有个，最少有 个。个。【解答】4，076第第2章章 进程管理进程管理9将进程的将进程的 链接在一起就形成了进程队列。链接在一起就形成了进程队列。【解答】PCB10在多道程序系统中，进程之间存在着不同的制约关系，在多道程序系统中，进程之间存在着不同的制约关系，可以划分为两类：可以划分为两类：与与 。指进指进程间具有的一定逻辑及协作关系；程间具有的一定逻辑及协作关系；指进程间在使指进程间在使用共享资源方面的约束关系。用共享资源方面的约束关系
45、。【解答】同步、互斥、同步、互斥11若一个进程已进入临界区，其它欲进入临界区的进程若一个进程已进入临界区，其它欲进入临界区的进程必须必须 。【解答】等待12有有M个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实个进程共享同一临界资源，若使用信号量机制实现对资源的互斥访问，则该临界资源的信号量值的变化范现对资源的互斥访问，则该临界资源的信号量值的变化范围是围是 。【解答】-M+1,177第第2章章 进程管理进程管理13用信箱实现通信时，应有用信箱实现通信时，应有 和和 两条两条基本原语。基本原语。【解答】发送、接收（或send、receive）14信箱逻辑上分成信箱逻辑上分成 和和 两部分。两部分。中
46、存放有关信箱的描述信息，中存放有关信箱的描述信息，由若干格子组成，由若干格子组成，每格存放一信件，格子的数目和大小在创建信箱时确定。每格存放一信件，格子的数目和大小在创建信箱时确定。【解答】信箱头、信箱体、信箱头、信箱体15如果系统中共有如果系统中共有N个进程，则在就绪队列中进程的个个进程，则在就绪队列中进程的个数最多为数最多为 。【解答】N-116在具有线程的操作系统中，资源的分配单位是在具有线程的操作系统中，资源的分配单位是 ，而处理机的调度单位是，而处理机的调度单位是 ，一个进程可以有，一个进程可以有 线程。线程。【解答】进程，线程，多个。第第2章章 进程管理进程管理782.4.3 综合
47、题综合题第第2章章 进程管理进程管理1判断正误：所谓多道程序设计，即指每一刻可以有若干个程序在执行。【解答】错误。2并发进程间的制约有哪两种？引起制约的原因是什么？【解答】并发进程间的制约有直接制约和间接制约两种。直接制约是由相互合作完成同一项任务而产生的制约关系，是一种同步关系；间接制约是由共享资源而产生的制约关系，是一种互斥关系。793什么是进程控制块？试从进程管理、进程通信、中断什么是进程控制块？试从进程管理、进程通信、中断处理、文件管理、存储管理、设备管理的角度设计控制处理、文件管理、存储管理、设备管理的角度设计控制块应包含的项目。块应包含的项目。【解答】略第第2章章 进程管理进程管理
48、804使用使用P、V原语和加锁法都可以实现并发进程间的互斥，原语和加锁法都可以实现并发进程间的互斥，问：问：（1）P、V原语和加锁法实现互斥有何异同？原语和加锁法实现互斥有何异同？（2）使用加锁法实现互斥时，有可能在进程使用临界区时）使用加锁法实现互斥时，有可能在进程使用临界区时造成不公平现象，即某个进程一直占用临界区，其它进程造成不公平现象，即某个进程一直占用临界区，其它进程永远无法使用。找出一个不公平现象的例子，并分析产生永远无法使用。找出一个不公平现象的例子，并分析产生不公平现象的原因。不公平现象的原因。【解答】略第第2章章 进程管理进程管理816在南开大学和天津大学之间有一条弯曲的小路
49、，在南开大学和天津大学之间有一条弯曲的小路，其中从其中从S到到T一段路每次只允许一辆自行车通过，但一段路每次只允许一辆自行车通过，但中间有一个小的安全岛中间有一个小的安全岛M（同时允许两辆自行车停留）（同时允许两辆自行车停留），可供两辆车在从两端进入小路的情况下错车使用，可供两辆车在从两端进入小路的情况下错车使用，如下图所示。试设计一个算法，使来往的自行车均如下图所示。试设计一个算法，使来往的自行车均可顺利通过。可顺利通过。【解答】略第第2章章 进程管理进程管理827桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向桌上有一空盘，允许存放一只水果。爸爸可向盘中放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中盘中
50、放苹果，也可向盘中放桔子，儿子专等吃盘中的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一的桔子，女儿专等吃盘中的苹果。规定当盘空时一次只能放一只水果供吃者取用，请用次只能放一只水果供吃者取用，请用P、V原语实原语实现爸爸、儿子、女儿现爸爸、儿子、女儿3个并发进程的同步。个并发进程的同步。【解答】略第第2章章 进程管理进程管理838某学校的计算机网络机房有2m台计算机，假设有 2n名学生上课，规定：（1）每两个学生组成一组，各占一台计算机，协同完成上机练习；（2）只有一组两名同学到齐，并且机房有空闲计算机时，该组学生才能进入机房；（3）上机实习由一名教师检查，检查完毕，一组学生离开机房。使用 P、V