計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)(二)

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)(二)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)(二)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)(二)資料僅供參考文件編號：2022年4月計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)作業(yè)(二)版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：選擇題1．在進(jìn)程的組成部分之中，進(jìn)程在運(yùn)行中不可修改的部分是___B__。A．私用程序段B．共享程序段C．?dāng)?shù)據(jù)段D．進(jìn)程控制塊2．在消息緩沖通信中，消息隊(duì)列屬于___A___資源。A．臨界B．共享C．永久D．可剝奪3．進(jìn)程間的同步是指進(jìn)程間在邏輯上的相互___B___關(guān)系。A．聯(lián)接B．制約C．繼續(xù)D．調(diào)用4．進(jìn)程A和進(jìn)程B通過共享緩沖區(qū)協(xié)作完成數(shù)據(jù)處理，進(jìn)程A負(fù)責(zé)生產(chǎn)數(shù)據(jù)并放入緩沖區(qū)，進(jìn)程B從緩沖區(qū)中讀數(shù)據(jù)并輸出。進(jìn)程A和進(jìn)程B之間的關(guān)系是____B__。A．互斥關(guān)系B．同步關(guān)系C．互斥和同步D．無制約關(guān)系5．進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)到阻塞狀態(tài)可能是由于_C____。A．進(jìn)程調(diào)度程序的調(diào)度B．現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程的時間片耗盡C．現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程執(zhí)行了wait操作D．現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程執(zhí)行了signal操作6．下面關(guān)于線程的敘述中正確的是__A____。A．線程包含CPU現(xiàn)場，可以獨(dú)立執(zhí)行程序B．每個線程有自己獨(dú)立的地址空間C．線程之間的通信必須使用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)D．進(jìn)程只能包含一個線程7．并發(fā)進(jìn)程之間___D___。A．彼此無關(guān)B．必須同步C．必須互斥D．可能需要同步或互斥8．信號量S不能用于___D___操作。A．signalB．waitC．賦初值D．運(yùn)算表達(dá)式9．___D___是一種只能進(jìn)行wait操作和signal操作的特殊變量A．調(diào)度B．進(jìn)程C．同步D．信號量10．分配給進(jìn)程占用處理機(jī)的時間到而強(qiáng)迫進(jìn)程P讓出處理器，或有更高優(yōu)先級的進(jìn)程要運(yùn)行，迫使正在運(yùn)行的進(jìn)程P讓出處理器，則進(jìn)程P狀態(tài)變化的情況為___A___A．運(yùn)行態(tài)－>就緒態(tài)B．運(yùn)行態(tài)－>等待態(tài)C．就緒態(tài)－>運(yùn)行態(tài)D．等待態(tài)－>就緒態(tài)11．下面關(guān)于進(jìn)程的敘述中正確的是__A____。A．進(jìn)程獲得CPU運(yùn)行是通過調(diào)度得到的B．優(yōu)先級是進(jìn)程調(diào)度的重要依據(jù)，一旦確定就不能改變C．在單CPU的系統(tǒng)中，任何時刻都有一個進(jìn)程處于運(yùn)行狀態(tài)D．進(jìn)程申請CPU得不到滿足時，其狀態(tài)變?yōu)樽枞?2．操作系統(tǒng)通過__B____對進(jìn)程進(jìn)行管理。A．進(jìn)程B．進(jìn)程控制塊C．進(jìn)程啟動程序D．進(jìn)程控制區(qū)13.若一個進(jìn)程擁有100個線程，這些線程屬于用戶級線程，它們在系統(tǒng)調(diào)度執(zhí)行時間上占用的時間片個數(shù)是__A____。A．1B．100C．1/100D．014.到其他3種狀態(tài)的進(jìn)程狀態(tài)是__D____。A．就緒B．阻塞C．完成D．執(zhí)行15．信號量的初值為2，當(dāng)前值為-3，則表示等待進(jìn)程有___C___。A．1個B．2個C．3個D．5個16．wait操作可能導(dǎo)致___C___。A．進(jìn)程就緒B．進(jìn)程結(jié)束C．進(jìn)程阻塞（等待）D．新進(jìn)程創(chuàng)建17．下列的進(jìn)程狀態(tài)變化中不可能發(fā)生的變化是___A___。A．等待→運(yùn)行B．運(yùn)行→等待C．運(yùn)行→就緒D．等待→就緒18．如果有三個進(jìn)程共享同一互斥段，而且每次最多允許兩個進(jìn)程進(jìn)入該互斥段，則信號量的初值應(yīng)設(shè)置為__C____。A．3B．1C．2D．019．一個進(jìn)程釋放一種資源將有可能導(dǎo)致一個或幾個進(jìn)程___D___。A．由就緒變運(yùn)行B．由運(yùn)行變就緒C．由阻塞變運(yùn)行D．由阻塞變就緒20．進(jìn)程控制塊PCB不包括的內(nèi)容是___D___。A．CPU現(xiàn)場B．進(jìn)程優(yōu)先級C．進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)D．文件緩沖區(qū)21．PCB是描述進(jìn)程狀態(tài)和特性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一個進(jìn)程___D___。A．可以有多個PCBB．可以和其他進(jìn)程共用一個PCBC．可以沒有PCBD．只能有唯一的PCB22．進(jìn)程和程序的本質(zhì)區(qū)別是___B___。A．內(nèi)存和外存B．動態(tài)和靜態(tài)特征C．共享和獨(dú)占使用計(jì)算機(jī)資源D．順序和非順序執(zhí)行指令23．用于解決進(jìn)程間互斥的方法是___B___。①信號量及wait、signal操作②加鎖與解鎖③信箱方式④消息緩沖方式⑤特權(quán)指令方式A．③、④和⑤B．①和②C．①和③D．②和⑤24．在操作系統(tǒng)中，每個進(jìn)程具有獨(dú)立性，進(jìn)程之間又具有相互制約性。對于任何兩個并發(fā)進(jìn)程,它們___C___。A．必定無關(guān)B．必定相關(guān)C．可能相關(guān)D．可能相同25．進(jìn)程所請求的一次打印輸出結(jié)束后，將使進(jìn)程狀態(tài)從__D____A．運(yùn)行態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)B．運(yùn)行態(tài)變?yōu)榈却龖B(tài)C．就緒態(tài)變?yōu)檫\(yùn)行態(tài)D．等待態(tài)變?yōu)榫途w態(tài)解析：運(yùn)行中的進(jìn)程有3種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)：是指進(jìn)程已獲得CPU，并且在CPU中執(zhí)行的狀態(tài)。就緒狀態(tài)：是指進(jìn)程已具備運(yùn)行條件，但由于沒有獲得CPU而不能運(yùn)行所處的狀態(tài)，一旦CPU分配給它，就可以運(yùn)行。等待狀態(tài)：是指進(jìn)程因等待某種事件發(fā)生而暫時不能運(yùn)行的狀態(tài)。例如，當(dāng)兩個進(jìn)程競爭使用同一資源時，沒有占用該資源的進(jìn)程便處于等待狀態(tài)。它必須等到該資源被釋放后才可以去使用它。引起等待的原因一旦消失，進(jìn)程就變?yōu)榫途w狀態(tài)，以便在適當(dāng)?shù)臅r候投入運(yùn)行。26．在下面的敘述中，不正確的是__C___。A．一個進(jìn)程可創(chuàng)建一個或多個線程B．一個線程可創(chuàng)建一個或多個線程C．一個線程可創(chuàng)建一個或多個進(jìn)程D．一個進(jìn)程可創(chuàng)建一個或多個進(jìn)程27．在下面的敘述中正確的是___B___。A．線程是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位B．引入線程可提高程序并發(fā)執(zhí)行的程度，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率C．線程的引入增加了程序執(zhí)行時時空開銷D．一個進(jìn)程一定包含多個線程解析：線程是進(jìn)程內(nèi)一個相對獨(dú)立的執(zhí)行單元，但并不能單獨(dú)運(yùn)行，只能在程序中運(yùn)行。線程的引入減少了程序執(zhí)行時的時空開銷。一個進(jìn)程可包含一個或多個線程。28．下面關(guān)于線程的敘述中，正確的是__C____)。A．不論是系統(tǒng)支持線程還是用戶級線程，其切換都需要內(nèi)核的支持B．線程是資源的分配單位，進(jìn)程是調(diào)度和分配的單位C．不管系統(tǒng)中是否有線程，進(jìn)程都是擁有資源的獨(dú)立單位D．在引入線程的系統(tǒng)中，進(jìn)程仍是資源分配和調(diào)度分派的基本單位解析：引入線程后，進(jìn)程仍然是資源分配的單位。線程是處理器調(diào)度和分派的單位，線程本身不具有資源，它可以共享所屬進(jìn)程的全部資源29.在下面的敘述中，正確的是___D___。A．引入線程后，處理機(jī)只在線程間切換B．引入線程后，處理機(jī)仍在進(jìn)程間切換C．線程的切換，不會引起進(jìn)程的切換D．線程的切換，可能引起進(jìn)程的切換30.進(jìn)程依靠__D____從阻塞狀態(tài)過渡到就緒狀態(tài)。A．程序員的命令B．系統(tǒng)服務(wù)C．等待下一個時間片到來D．"合作"進(jìn)程的喚醒二、簡答題1．什么是線程進(jìn)程和線程的關(guān)系是什么 線程可定義為進(jìn)程內(nèi)的一個執(zhí)行單位，或者定義為進(jìn)程內(nèi)的一個可調(diào)度實(shí)體。在具有多線程機(jī)制的操作系統(tǒng)中，處理機(jī)調(diào)度的基本單位不是進(jìn)程而是線程。一個進(jìn)程可以有多個線程，而且至少有一個可執(zhí)行線程。進(jìn)程和線程的關(guān)系是：(1)線程是進(jìn)程的一個組成部分。(2)進(jìn)程的多個線程都在進(jìn)程的地址空間活動。(3)資源是分給進(jìn)程的，而不是分給線程的，線程在執(zhí)行中需要資源時，系統(tǒng)從進(jìn)程的資源分配額中扣除并分配給它。(4)處理機(jī)調(diào)度的基本單位是線程，線程之間競爭處理機(jī)，真正在處理機(jī)上運(yùn)行的是線程。(5)線程在執(zhí)行過程中，需要同步。2．進(jìn)程能自己將自己喚醒嗎進(jìn)程能自己將自己撤銷嗎喚醒進(jìn)程和撤消進(jìn)程都是要通過CPU上運(yùn)行程序來實(shí)現(xiàn)的。一個進(jìn)程入睡了，它就不可能被調(diào)度到CPU上運(yùn)行；一個進(jìn)程在撤消前必須先進(jìn)入終止?fàn)顟B(tài)，而處于終止?fàn)顟B(tài)的進(jìn)程不可能被調(diào)度到CPU上運(yùn)行。因此，進(jìn)程被喚醒、被撤消都不能由自己來完成，只能由別的進(jìn)程實(shí)現(xiàn)。3．父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程之后，父子進(jìn)程間的關(guān)系是什么？一個進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程之后，進(jìn)程與產(chǎn)生的進(jìn)程之間的關(guān)系是父子關(guān)系，分別稱為父進(jìn)程和子進(jìn)程。子進(jìn)程一經(jīng)產(chǎn)生就與父進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行，子進(jìn)程共享父進(jìn)程的正文段和已經(jīng)打開的文件。4．簡述引進(jìn)線程的好處。

(1)以線程作為系統(tǒng)調(diào)度的基本單位，減少了系統(tǒng)的時空開銷。以進(jìn)程為系統(tǒng)調(diào)度的基本單位的系統(tǒng)中，進(jìn)程的切換是很頻繁的。在切換中由于要保留當(dāng)時的運(yùn)行環(huán)境，還要設(shè)置新選中的進(jìn)程的運(yùn)行環(huán)境，這既花費(fèi)了處理機(jī)的時間，又增加了主存的空間，從而也限制了系統(tǒng)進(jìn)程的數(shù)量和進(jìn)程的切換速度。

(2)引進(jìn)線程提高了系統(tǒng)的并行能力。線程作為進(jìn)程內(nèi)的一個可執(zhí)行實(shí)體，減少了并行粒度。線程作為調(diào)度的基本單位而不是資源分配的基本單位，調(diào)度更為容易，而且采用線程提高系統(tǒng)的并行能力比采用進(jìn)程更為有效。

(3)同一進(jìn)程的線程共享進(jìn)程的用戶地址空間，所以同一進(jìn)程的線程間的通信更容易實(shí)現(xiàn)。5．當(dāng)一個進(jìn)程的父進(jìn)程被撤銷時，該進(jìn)程是撤銷好還是不撤銷好？ 在實(shí)際系統(tǒng)中，兩種處理辦法都是可行的，且各有優(yōu)缺點(diǎn)。若撤消，則該進(jìn)程的任務(wù)可能還沒有完成，這顯然是不利的，特別是當(dāng)該進(jìn)程的運(yùn)行結(jié)果對其他進(jìn)程的運(yùn)行很重要(如該進(jìn)程是其他進(jìn)程的前趨進(jìn)程，沒有它的運(yùn)行結(jié)果其他進(jìn)程無法運(yùn)行)時；若不撤消，則該進(jìn)程又可能成為不可控的"孤兒"，從而產(chǎn)生不可預(yù)測的結(jié)果。比較好的做法是，當(dāng)一個進(jìn)程的父進(jìn)程被撤消時，可以將該進(jìn)程"過繼"給系統(tǒng)內(nèi)一個級別較高的進(jìn)程(如Unix中的1#進(jìn)程)，讓它有一個"新的父親"，這樣既可以繼續(xù)完成其任務(wù)又不會成為不可控的。6．為什么說進(jìn)程同步問題關(guān)系到OS的成敗同步機(jī)制應(yīng)遵循的準(zhǔn)則是什么 進(jìn)程同步問題若處理不當(dāng)，有可能會產(chǎn)生種種"與時間有關(guān)性錯誤"，特別是當(dāng)兩個或多個進(jìn)程共享了公共變量而又沒有互斥地使用這些變量時，極有可能導(dǎo)致用戶程序運(yùn)行結(jié)果的不正確，這量種災(zāi)難性的后果。這種OS顯然是不成功的，是用戶不敢使用的。有以下四條準(zhǔn)則：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待。7．進(jìn)程之間存在哪幾種相互制約關(guān)系各是什么原因引起的下列活動分別屬于哪種制約關(guān)系（1）若干同學(xué)去圖書館借書。（2）兩隊(duì)舉行籃球比賽。（3）流水線生產(chǎn)的各道工序。（4）商品生產(chǎn)和消費(fèi)。進(jìn)程間存在著兩種相互制約的關(guān)系：直接制約關(guān)系（即同步問題）和間接制約關(guān)系（即互斥問題）。同步問題是存在邏輯關(guān)系的進(jìn)程之間相互等待產(chǎn)生的制約關(guān)系，互斥問題是相互無邏輯關(guān)系的進(jìn)程間競爭使用相同的資源所發(fā)生的制約關(guān)系。（1）屬于互斥關(guān)系，因?yàn)闀膫€數(shù)是有限的，一本書只能借給一個同學(xué)。（2）屬于互斥關(guān)系，籃球只有一個，兩隊(duì)都要爭奪。（3）屬于同步關(guān)系，各道工序的開始都依賴前道工序的完成。（4）屬于同步關(guān)系，商品沒生產(chǎn)出來，消費(fèi)無法進(jìn)行，商品未消費(fèi)完，生產(chǎn)也無需進(jìn)行。8．試比較說明進(jìn)程和程序的區(qū)別有哪些？ （1）每個進(jìn)程實(shí)體中包含了程序段和數(shù)據(jù)段這兩個部分，因此說進(jìn)程是與程序是緊密相關(guān)的。但從結(jié)構(gòu)上看，進(jìn)程實(shí)體中除了程序段和數(shù)據(jù)段外，還必須包含一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即進(jìn)程控制塊PCB。（2）進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，因此是動態(tài)的；動態(tài)性還表現(xiàn)在進(jìn)程由創(chuàng)建而產(chǎn)生、由調(diào)度而執(zhí)行、由撤消而消亡，即它具有一定的生命周期。而程序則只是一組指令的有序集合，并和永久地存放在某種介質(zhì)上，其本身不具有運(yùn)動的含義，因此是靜態(tài)的。（3）多個進(jìn)程實(shí)體可同時存放在內(nèi)存中并發(fā)地執(zhí)行，也正是引入進(jìn)程的目的。而程序（在沒有為它創(chuàng)建進(jìn)程時）的并發(fā)執(zhí)行具有不可再現(xiàn)性，因此程序不能正確地并發(fā)執(zhí)行。（4）進(jìn)程是一個能夠獨(dú)立運(yùn)行、獨(dú)立分配資源和獨(dú)立接受調(diào)度的基本單位。而因程序不具有PCB，所以它是不可能在多道程序環(huán)境下獨(dú)立運(yùn)行的。（5）程與程序不一一對應(yīng)。同一個程序的多次運(yùn)行，將形成多個不同的進(jìn)程；同一個程序的一次執(zhí)行也可以產(chǎn)生多個進(jìn)程；而一個進(jìn)程也可以執(zhí)行多個程序三、應(yīng)用題1.有一個理發(fā)師，一把理發(fā)椅和n把供等候理發(fā)的顧客坐的椅子。如果沒有顧客，則理發(fā)師便在理發(fā)椅子上睡覺；當(dāng)一個顧客到來時，必須喚醒理發(fā)師，進(jìn)行理發(fā)；如果理發(fā)師正在理發(fā)時，又有顧客來到，則如果有空椅子可坐，他就坐下來等，如果沒有空椅子，他就離開。為理發(fā)師和顧客各編一段程序描述他們的行為，要求不能帶有競爭條件。#defineCHAIRS/*為等候的顧客準(zhǔn)備的椅子數(shù)*/semaphorecustomers=0；semaphorebarbers=0；semaphoremutex=1；/*用于互斥*/intwaiting=0;voidcustomers(){wait(mutex)；if(waiting<CHAIRS){waiting=waiting+1；signal(mutex)：signal(customers)；坐下等待；wait(barbers)；}else{signal(mutex)；}voidbarber(){while(1){wait(customers)；wait(mutex)；waiting=waiting-1；signal(mutex)；理發(fā)；signal(barbers)；}}}2.計(jì)算進(jìn)程PC和打印進(jìn)程P01、P02共享一個單緩沖區(qū)，計(jì)算進(jìn)程負(fù)責(zé)計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果放入單緩沖中；打印進(jìn)程P01、P02則負(fù)責(zé)從單緩沖中取出計(jì)算結(jié)果進(jìn)行打印，而且對每個計(jì)算結(jié)果，P01和P02都需分別打印一次。請用記錄型信號量描述上述進(jìn)程間的同步關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算進(jìn)程和打印進(jìn)程之間的同步，并使單緩沖中的每個計(jì)算結(jié)果都被兩個打印進(jìn)程分別打印一次?？稍O(shè)置四個信號量：full1表示緩沖中是否有可供P01打印的計(jì)算結(jié)果，full2表示緩沖中是否有可給P02打印的計(jì)算結(jié)果；emptypl、empty2則表示計(jì)算結(jié)果是否已被P01l、P02取走，只有當(dāng)一個結(jié)果被兩個打印進(jìn)程都取走后，緩沖區(qū)才變空，計(jì)算進(jìn)程才可將下一個計(jì)算結(jié)果放入單緩沖。相應(yīng)的同步算法可描述如下：semaphoreempty1=1,enpty2=1,full1=0,full2=0;PC:While(1){computrtnextnumber;wait(empty1)：wait(empty2)；addthenumbertobufer;signal(full1);signal(full2);}P01:While(1){wait(full1)；takefrombufer;signal(emptyl)：printlastnumber;}P02：{wait(full2)；takefrombuffer;signal(empty2);printlastnumber;}3.設(shè)有三個進(jìn)程，輸入進(jìn)程(input)、計(jì)算進(jìn)程(compute)和輸出進(jìn)程(output)，它們通過共享兩個緩沖區(qū)buf1和buf2協(xié)作完成任務(wù)。如下圖所示三個進(jìn)程之間的合作關(guān)系如下：（1）輸入進(jìn)程使用put()函數(shù)把數(shù)據(jù)送到buf1，供計(jì)算進(jìn)程調(diào)用calculate()函數(shù)計(jì)算；（2）計(jì)算進(jìn)程每次調(diào)用get()函數(shù)從buf1取出已輸入的可計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果使用put()函數(shù)把數(shù)據(jù)送到buf2送入buf供輸出進(jìn)程打?。唬?）輸出進(jìn)程調(diào)用get()函數(shù)把buf2中的數(shù)據(jù)使用print（）函數(shù)輸出。定義合適的信號量，并用偽代碼完成實(shí)現(xiàn)過程。信號量：nonf1、none1：輸入進(jìn)程與計(jì)算進(jìn)程同步，buf1是否為空；nonf2、none1：計(jì)算進(jìn)程與輸出進(jìn)程同步，buf2是否為空；s1、s2：分別互斥使用buf1和buf2procedureinputwhile(1){wait(nonf1)wait(s1)put(data);signal(s1);signal(none1);}procedurecomputewhile(1){wait(none1);wait(s1);data=get();data=calculate(data);signal(s1);signal(nonf1);wait(nonf2);wait(s2);put(data);signal(s2);signal(none2);}procedureoutputwhile(1){wait(none2);wait(s2);data=get();print(data);signal(s2);signal(nonf2);}4.下面給出的兩個進(jìn)程互斥的算法是安全的嗎為什么＃definetrue;#definefalse;Intflag[2];flag[1]=flag[2]=false;enter-crtsec(i)inti;{While(flag[1-i])flag[i]=true;}leave-crtsec(i)Inti;{flag[i]=false;}processI;…Enter-crtsec(i);Incriticalsection;Leave-crtsec(i);從概念上講，系統(tǒng)中各進(jìn)程在邏輯上是獨(dú)立的，它們可以按各自的速度向前推進(jìn)。但由于它們共享某些臨界資源，因而產(chǎn)生了臨界區(qū)問題。對于具有臨界區(qū)問題的并發(fā)進(jìn)程，它們之間必須互斥，以保證不會同時進(jìn)入臨界區(qū)。這種算法不是安全的。因?yàn)?，在進(jìn)入臨界區(qū)的enter-crtsec（）不是一個原語操作，如果兩個進(jìn)程同時執(zhí)行完其循環(huán)（此前兩個flag均為false），則這兩個進(jìn)程可同時進(jìn)入臨界區(qū)。5.進(jìn)程A1，A2，…，An通過K個緩沖區(qū)向進(jìn)程B1，B2，…，Bm不斷地發(fā)送消息。發(fā)送和接收工作遵循如下規(guī)則：(1)每個發(fā)送進(jìn)程一次發(fā)送一個消息，寫