第4章習題參考解答

第4章進程及進程管理4-3什么是進程？進程與程序的主要區(qū)別是什么？答：進程，即是一個具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次活動。進程與程序的主要區(qū)別是：（1）程序是指令的有序集合，是一個靜態(tài)概念，其本身沒有任何運行的含義，進程是程序在處理機上的一次執(zhí)行過程，是一個動態(tài)概念。（2）程序作為軟件資料可長期保存，而進程是有生命期的，因創(chuàng)建而產(chǎn)生、因調(diào)度而執(zhí)行、因得不到資源而暫停、因撤消而消亡。（3）程序是記錄在介質(zhì)上指令的有序集合，而進程則由程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊3部分組成。（4）進程與程序之間無一一對應(yīng)關(guān)系。不同的進程可以包含同一程序，同一程序在執(zhí)行中也可以產(chǎn)生多個進程。（5）進程是一個獨立的運行單位，也是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的獨立單位。而程序無此概念。4-6進程有哪幾個基本狀態(tài)？在一個系統(tǒng)中為什么必須區(qū)分出這幾種狀態(tài)？答：進程有三個基本狀態(tài)：運行狀態(tài)、就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)（又稱阻塞、掛起、睡眠）。對進程區(qū)分出這幾種狀態(tài)主要是為了便于系統(tǒng)對進程的管理和控制。4-7試用圖畫出批處理系統(tǒng)的進程狀態(tài)變遷圖。4-8試用圖畫出分時系統(tǒng)的進程狀態(tài)變遷圖。4-9某系統(tǒng)進程調(diào)度狀態(tài)變遷圖如下圖所示，回答什么原因?qū)е伦冞w2、變遷3、變遷4？變遷2：某進程的時間片滿變遷3：某進程請求服務(wù)，或等待事件變遷4：某進程請求服務(wù)完成，或等待事件發(fā)生當觀察系統(tǒng)中進程時，可能看到某一進程產(chǎn)生的一次狀態(tài)變遷將導(dǎo)致另一進程做一次狀態(tài)變遷，這兩個變遷稱為因果變遷。在什么情況下，一個進程的變遷3能立即引起另一個進程發(fā)生變遷1？當有一個進程發(fā)生變遷3時，將會讓出處理器，這時調(diào)度必然在就緒隊列中選中一個進程使之由就緒狀態(tài)變?yōu)檫\行狀態(tài)。下述因素變遷是否可能發(fā)生？如果可能，是在什么情況下發(fā)生？a.21可能發(fā)生。有一個進程由運行狀態(tài)變就緒狀態(tài)，它讓出處理器，則這時必有一個進程由就緒狀態(tài)轉(zhuǎn)運行狀態(tài)。b.32不可能發(fā)生。有一個進程由運行狀態(tài)變等待狀態(tài)，它讓出處理器，這種變遷不會導(dǎo)致另一個進程由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)就緒狀態(tài)。c.41不可能發(fā)生。一個進程由等待狀態(tài)變就緒狀態(tài)，只是自身進程的狀態(tài)變遷，不涉及處理器，故不會引起其它進程由就緒狀態(tài)變運行狀態(tài)。4-11什么是進程控制塊？它有什么作用？為了描述一個進程和其它進程，以及系統(tǒng)資源的關(guān)系，為了刻畫一個進程在各個不同時期所處的狀態(tài)，人們采用了一個與進程相聯(lián)系的數(shù)據(jù)塊，稱為進程控制塊（PCB）。其作用：標識一個進程的存在。put;coend}get(){while(1){P(sa);inputdatatobufferS;V(sb);}}copy(){while(1){P(sb);copydatafrombufferS;V(sa);P(ta);inputcopy-datatobufferT;V(tb);}}put(){while(1){P(tb);outputdatatobufferS;V(ta);}}4-16什么是進程的互斥與同步？同步和互斥這兩個概念有什么聯(lián)系和區(qū)別？答：在操作系統(tǒng)中，當一個進程進入臨界區(qū)使用臨界資源時，另一個進程必須等待，當占用臨界資源的進程退出臨界區(qū)后，另一進程才被允許去訪問此臨界資源。我們稱進程之間的這種相互制約關(guān)系為互斥。進程同步是指多個相關(guān)進程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)。這些進程相互合作，在一些關(guān)鍵點上可能需要互相等待或互通消息。4-18判斷下列同步算法是否有錯，請指出錯誤原因并改正。3個進程并發(fā)活動的進程流圖如下圖所示，其同步算法描述如下main(){ ints=-1; cobegin p1(); p2(); p3(); coend}p1(){ … V(s);}p2(){ … V(s);}p3(){ P(s); …}參考解答：因p1和p2進程是p3進程開始執(zhí)行的先決條件，即當p1和p2進程均執(zhí)行完畢時，p3才能執(zhí)行，則p3需有兩個信號量，分別表示p1進程執(zhí)行完畢的信號量s1，以及p2進程執(zhí)行完畢的信號量s2。則同步算法描述如下：main(){ ints1=0,s2=0; cobegin p1(); p2(); p3(); coend}p1(){ … V(s1);}p2(){ … V(s2);}p3(){ P(s1); P(s2); …}設(shè)a、b兩進程共用一個緩沖區(qū)，a向t寫信息，b從t讀出信息，算法如下圖進程A和進程B共用一個緩沖區(qū)，則緩沖區(qū)是共享資源，進程A向其中寫入信息前需由P操作控制分配資源，當進程A寫完消息，則可向進程B發(fā)送消息，通知B進程可以去取消息了，故進程A和B是同步進程。需為進程A定義私用信號量S1，初值為1表示緩沖區(qū)為空，為進程B定義私用信號量S2，初值為0，表示緩沖區(qū)沒有消息。算法描述：main(){ ints1=1,s2=0; cobegin pa(); pb(); coend}pa(){ P(s1); 寫消息…. V(s2);}pb(){ P(s2); 讀消息… V(s1);}設(shè)a、b兩并發(fā)進程，它們共享一臨界資源。其執(zhí)行臨界區(qū)的算法框圖如下圖，進程A和進程B為互斥進程，則需一個互斥信號量s，初值為1，表示臨界資源初始情況下無進程使用。main(){ ints=1; cobegin pa(); pb(); coend}pa(){ P(s); 進入csa… V(s);}pb(){ P(s); 進入csb… V(s);}4-21什么是線程？線程和進程有什么區(qū)別?答：線程有時也稱為輕量級進程，它是比進程更小的活動單位，它是進程中的一個執(zhí)行路徑。一個進程可以有多個執(zhí)行路徑即線程。線程和進程的主要區(qū)別如下：（1）線程是進程的一個組成部分。一個進程可以有多個線程，而且至少有一個可執(zhí)行的線程。（2）進程是資源分配的基本單位，它擁有自己的地址空間和各種資源。線程是處理機調(diào)度的基本單位，它只能和其他線程共享進程的資源，而本身并不具有任何資源。（3）進程的多個線程都在進程的地址空間內(nèi)活動。這樣，在以線程為單位進行處理機調(diào)度和切換時，由于不發(fā)生資源變化特別是地址空間的變化，因此切換時間較短。而以進程為單位進行處理機調(diào)度和切換時，由于涉及到資源轉(zhuǎn)移及現(xiàn)場保護等問題，將導(dǎo)致切換時間變長和資源利用率降低。（4）線程和進程一樣，都有自己的狀態(tài)和相應(yīng)的同步機制。但是，由于線程沒有自己單獨的程序和數(shù)據(jù)空間，因而不能像進程的程序和數(shù)據(jù)那樣交換到外存去。（5）進程的調(diào)度和控制大多由操作系統(tǒng)的內(nèi)核完成，而線程的控制既可以由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成，也可以由用戶控制完成。4-22說明Linux系