第二章 进程管理(进程概念)

第二章进程管理2、试画出下面4条语句的前趋图:S2: b:=z+1;S3: c:=a-b;S4: w:=c+1;3、程序在并发执行时,由于它们共享系统资源,以及为完成同一项任务而相互合作,致使在这些并发执行的进程之间,形成了相互制约的关系,从而也就使得进程在执行期间出现间断性。

4、程序并发执行时为什么会失去封闭性与可再现性？因为程序并发执行时,就是多个程序共享系统中的各种资源,因而这些资源的状态就是由多个程序来改变,致使程序的运行失去了封闭性。

而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。

5、在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?为了使程序在多道程序环境下能并发执行,并能对并发执行的程序加以控制与描述,从而在操作系统中引入了进程概念。

影响: 使程序的并发执行得以实行。

6、试从动态性,并发性与独立性上比较进程与程序?a、动态性就是进程最基本的特性,可表现为由创建而产生,由调度而执行,因得不到资源而暂停执行,以及由撤销而消亡,因而进程由一定的生命期;而程序只就是一组有序指令的集合,就是静态实体。

b、并发性就是进程的重要特征,同时也就是OS的重要特征。

引入进程的目的正就是为了使其程序能与其它建立了进程的程序并发执行,而程序本身就是不能并发执行的。

c、独立性就是指进程实体就是一个能独立运行的基本单位,同时也就是系统中独立获得资源与独立调度的基本单位。

而对于未建立任何进程的程序,都不能作为一个独立的单位来运行。

7、试说明PCB的作用?为什么说PCB就是进程存在的唯一标志?a、PCB就是进程实体的一部分,就是操作系统中最重要的记录型数据结构。

PCB中记录了操作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。

因而它的作用就是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据),成为一个能独立运行的基本单位,一个能与其它进程并发执行的进程。

b、在进程的整个生命周期中,系统总就是通过其PCB对进程进行控制,系统就是根据进程的PCB而不就是任何别的什么而感知到该进程的存在的,所以说,PCB就是进程存在的唯一标志。

链接方式
执行指针 就绪队列指针
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 PCB6 PCB7 PCB8 PCB9 4 3 0 8
阻塞队列指针 空闲队列指针
7 9 0 0
索引方式
执行指针
PCB1 PCB2
PCB3
就绪表指针
PCB4 PCB5 PCB6
阻塞表指针
PCB7
进程调度队列
• 作业队列——系统中所有进程集合 • 就绪队列——驻留主存的所有就绪态进 程集合 • 设备队列——等待I/O设备的进程集合 • 进程在各种队列中迁移
程序段 数据段
操作对象及工作区
1. 进程控制块 (PCB, process control block) 的作用
• PCB是OS中最重要的记录型结构，记录用于描 述进程执行情况及控制进程运行的全部信 息。 。 • PCB是进程存在的唯一标志，是每个进程在OS 中的登记表项，OS据此对并发进程进行控制和 管理。 • PCB常驻于由OS维护的内存核心区，不能由应 用程序自身的代码来直接访问，而要通过系统 调用间接访问。 • OS专门开辟PCB区将所有的PCB组织成若干个链 表或队列。
进程图 A
B D C
E
F
G
H
引起创建进程的事件 （1） 用户登录。 （2） 作业调度。 由系统内核创建 （3） 提供服务。 （4） 应用请求。 由自己创建
进程的创建
• 原语CREAT（）按下述步骤创建一个新 进程: （1） 申请空白PCB。 （2） 为新进程分配资源：为代码、数据、 用户栈分配空间。 （3） 初始化进程控制块：初始化标识信 息、处理机状态（PC、SP)、处理机控制 信息（进程状态、优先级）。 （4） 将新进程插入就绪队列 。

第二章 进 程 管 理
对于具有下述四条语句的程序段： S1: a∶=x+2 S2: b∶=y+4 S3: c∶=a+b S4: d∶=c+b 请画出前趋关系图。
S1 S3 S2 S4
第二章 进 程 管 理
2.2 程序并发执行时的特征
1) 间断性 相互制约性)－后面的模块等待前面的模块 间断性(相互制约性 － 相互制约性 传来的结果，然后才执行（如打印模块等待 计算模块完成）。走走停停。 2) 失去封闭性 ：多个程序共享系统中的各种资源， 因而这些资源的状态将由多个程序来改变， 致使程序的运行已失去了封闭性。 结果是一个程序运行时会受到另一个程序的 结果是 影响。 3) 不可再现性 ：程序在并发执行时，由于失去了封 闭性，也将导致失去其可再现性
第二பைடு நூலகம் 进 程 管 理
新进程
接纳
就绪 时间片完 I/O完成 进程调度
阻塞 I/O请求
执行
完成
结束
图 2-5 进程的三种基本状态及其转换
(教材讲5种)
第二章 进 程 管 理
作业调度
作业后备队列
阻塞队列
外存
进程就绪队列
一些 阻塞队列
内存
处理器 (CPU)
第二章 进 程 管 理
3.7五状态 五状态进程模型 五状态
第二章 进 程 管 理
3.4进程与程序的区别 进程与程序的区别
程序是静态的， 1)程序是静态的 进程是动态的; 是根本区别） 1)程序是静态的，进程是动态的;（是根本区别） 程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。 程序是有序代码的集合；进程是程序的执行。 2)进程和程序不是一一对应的 2)进程和程序不是一一对应的 ; • 一个程序可对应多个进程 即多个进程可执行同一程序 ; 一个程序可对应多个进程,即多个进程可执行同一程序 • 一个进程可以执行一个或几个程序 3)进程是暂时的 程序的永久的：进程是一个状态变化的过程， 进程是暂时的， 3)进程是暂时的，程序的永久的：进程是一个状态变化的过程， 程序可长久保存。 程序可长久保存。 4)进程与程序的组成不同 进程的组成包括程序、 进程与程序的组成不同： 4)进程与程序的组成不同：进程的组成包括程序、数据和进程 控制块（即进程状态信息）。 控制块（即进程状态信息）。 5)进程具有创建其他进程的功能 而程序没有。 进程具有创建其他进程的功能， 5)进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。

计算机操作系统课后答案计算机操作系统课后答案第一章：操作系统概述1.1 操作系统的定义与作用操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供统一的接口和服务。

1.2 操作系统的发展历程操作系统的发展经历了批处理系统、分时系统、实时系统和网络操作系统等阶段，逐步提高了计算机的效率和可靠性。

1.3 操作系统的功能和特点操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件管理和设备管理等。

其特点包括并发性、共享性、虚拟性和异步性等。

第二章：进程管理2.1 进程的概念和属性进程是程序在执行过程中的一个实例，具有独立的地址空间和执行状态。

2.2 进程的调度算法常见的进程调度算法有先来先服务调度、短作业优先调度、高响应比优先调度和时间片轮转调度等。

2.3 进程同步与通信进程同步是指协调多个进程之间的执行顺序，进程通信是指进程之间的数据交换和共享。

第三章：内存管理3.1 内存管理的基本概念内存管理包括内存的分配和回收，以及地址转换和内存保护等操作。

3.2 内存分配的算法常见的内存分配算法有首次适应、最佳适应和最坏适应等。

3.3 虚拟内存的实现原理虚拟内存通过将主存和辅存进行映射，将不常用的数据和程序置换到辅存中，以提高内存利用率。

第四章：文件管理4.1 文件的概念和组织方式文件是存储在存储介质上的数据集合，文件组织方式包括顺序文件、索引文件和哈希文件等。

4.2 文件共享与保护文件共享是指多个进程可以同时访问同一个文件，文件保护是指对文件进行权限和访问控制。

4.3 文件系统的实现原理文件系统通过文件目录和文件控制块来管理文件和目录的存储和访问。

第五章：设备管理5.1 设备管理的基本概念设备管理包括设备的分配和回收，以及设备的驱动程序和设备控制器等。

5.2 设备独立性和设备分配算法设备独立性是指操作系统对设备的不同类型进行统一管理，设备分配算法有等待队列调度和优先级调度等。

5.3 设备中断和错误处理设备中断是指设备发出的中断信号，操作系统需要及时响应并处理中断。

第题中，如果修改问题中的同步算法，要求 对写进程优先，即一旦写进程到达，后续的读者进程必须等待， 而无论是否有读者进程在读文件。写出相应进程的程序段。 semaphore fmutex=1, rmutex=1, wmutex=1;que=1;
int rcount=0, wcount=0; void main() { parbegin(reader, writer); }
12
void reader { while(1) { wait(que); wait(rmutex); if(0==readcount) wait(fmutex); readcount++; signal(rmutex); signal(que); …. begin to read wait(rmutex); readcount--; if(readcount==0) signal (fmutex); signal(rmutex); } }
读者—写者问题（读优先） 读者 写者问题（读优先） 写者问题 semaphore rmutex=1,wmutex=1; int readcount=0; = void main() { parbegin(reader,writer); }
读者进程： 读者进程： void reader() { while(1) { wait(rmutex); if (readcount==0) wait(wmutex); readcount++; signal(rmutex); … 读操作 wait(rmutex); readcount--; if (readcount==0) signal(wmutex); signal(rmutex); } }
18
chopstick［ ={1 semaphore chopstick［5］={1,1,1,1,1}; viod main() { parbegin(P0(),P1(),P2(),P3(),P4()); parbegin(P0(),P1(),P2(),P3(),P4()); } Pi() /*i=0,1,2,3,4*/ { while(1) { wait(chopstick［i］); ［ ］ wait(chopstick［(i+1)%5］); ［ ］ eating; … signal(chopstick［i］); ［ ］ signal(chopstick［(i+1) %5］); ［ ］ thinking; } }

2· 2 进程的状态及转换
状态及其转换 静止就绪状态：表明进程具备运行条件但目前在二级存储器中，当它被 对换到主存才能被调度执行 静止阻塞状态：表明进程正在等待某一事件且在二级存储器中 ①运行或活动就绪→静止就绪，活动阻塞→静止阻塞 通过挂起操作(suspend)。 ②静止就绪→活动就绪, 静止阻塞→活动阻塞 通过激活操作(activate)。 ③静止阻塞→静止就绪: 当等待的事件发生时。 挂起进程的特征： （1）该进程不能立即执行。（2）挂起进程可能会等待事件，但所等待 事件是独立于挂起条件的，事件结束并不能导致进程具备执行条件。 （3）进程进入挂起状态是由于操作系统、父进程或进程本身阻止它 的运行。（4）结束进程挂起状态的命令只能通过操作系统或父进程 发出。
题目：
4、进程执行时的间断性，决定了进程可能具有多种状态。进程的基 本状态有三种，在分时系统中，当一个进程拥有的时间片到时， 则该进程即由[1]进入[2]。如果出现因某种原因使得处理机空闲时， 则需要从就绪队列中选择一进程，并将处理机分配给它，此时该 进程进入[3]，这个过程是由[4]来完成。 供选择的答案： [1][2][3] A、就绪状态 B、静止状态 C、阻塞状态 D、运行状态 [4] A、进程控制程序 B、资源分配程序 C、进程调度程序 D、处理机分配程序 5、下列进程状态的转换中，哪一个是不正确的（ ）。 A. 就绪->运行 B. 运行->就绪 C. 就绪->阻塞 D. 阻塞->就绪 6、一个进程被唤醒意味着（ ）。 A.该进程重新占有了CPU B.进程状态变为就绪 C.它的优先权变为最大 D.其PCB移至就绪队列的队首
2· 2 进程的状态及转换
3、细分5种状态的进程状态及其转换 新建、就绪、运行、阻塞、终止 新建：对应进程刚被创建的状态，为一个新进程 创建必要的管理信息，它并没有被提交运行， 而是等待操作系统完成创建进程的必要操作。 终止：进程已完成执行就变为终止状态。进入终 止态的进程不再执行，但依然临时保留在系统 中等待善后。一旦其他进程完成了终止进程的 信息抽取后，系统将删除该进程。

2.1 前趋图和程序执行
例：有7个结点的前趋图。
P = { P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7 } → = {（P1，P2），（P1，P3），（P1，P4）， （P2，P5），
（P3，P5），（P4，P6），（P5，P7），（P6，P7）}
2
1 3
4
5
7 6
2.1 前趋图和程序执行
➢ 程序的顺序执行
打印三项操作。其程序段并发执行的前趋图:
I1 → I2 → I3 → I4 →
↘↘↘↘
C1 → C2 → C3 → C4 →
↘↘↘↘
P1 → P2 → P3 → P4 →
2.1 前趋图和程序执行
例2．Begin integer N:=0;
Cobegin
Program A : begin
Program B : begin
void popaddr (top) { top --; r=*top; return (r) }
void pushaddr(blk) { *top = blk; top++;
}
先执行 popaddr 的top--，接着执行pushaddr的*top=blk
2.1 前趋图和程序执行
➢ 程序并发执行过程及条件 （Bernstein条件）
果必相同。
2.1 前趋图和程序执行
➢ 程序的并发执行
➢ 程序执行环境
➢ 独立性，逻辑上是独立的。 ➢ 随机性：输入和执行开始时间都是随机的。 ➢ 资源共享：资源共享导致对进程执行速度
的制约。
2.1 前趋图和程序执行
➢ 程序的并发执行
并发执行是指两个程序执行时间上是重叠 的。凡是能由一组并发程序完成的任务，都 能由相应的单个程序完成。 例1：有一批程序，而每个程序需输入，计算，

(3) 静止就绪→活动就绪。处于Readys状态的进程，若用激 活原语Active激活后，该进程将转变为Readya状态。
(4) 静止阻塞→活动阻塞。处于Blockeds状态的进程，若用激 活原语Active激活后，该进程将转变为Blockeda状态。
4．创建状态和终止状态
1) 创建状态
创建一个进程一般要通过两个步骤：首先，为一个新进程创 建PCB，并填写必要的管理信息；其次，把该进程转入就绪状 态并插入就绪队列之中。
例如，在进行计算时，总须先输入用户的程序和数据，然后 进行计算，最后才能打印计算结果。
用结点(Node，用圆圈表示) 代表各程序段的操作，其中，I代 表输入操作，C代表计算操作，P为打印操作；另外，用箭头 指示操作的先后次序。
I1
C1
P1
I2
C2
P2
S1
S2
S3
(a) 程序的顺序执行
(b) 三条语句的顺序执行
→={(Pi，Pj)|Pi must complete before Pj may start} 如果(Pi，Pj)∈→，可写成Pi→Pj，称Pi是Pj的直接前趋，而称 Pj是Pi的直接后继 在前趋图中，把没有前趋的结点称为初始结点(Initial Node)， 把没有后继的结点称为终止结点(Final Node)。
当用挂起原语Suspend将该进程挂起后，该进程便转变为静止 就绪状态，表示为Readys，处于Readys状态的进程不再被调度 执行。
请求
释放
活动 阻塞
I/O
调度
活动 就绪
激活
挂起
执行
激活 挂起
静止 阻塞
释放
挂起
静止 就绪
图 2-6 具有挂起状态的进程状态图

2.1.3 进程的状态模型
新建
准许
准许
挂起
静止就绪
事件 发生
静止阻塞
激活 挂起
激活 挂起
活动就绪
事件 发生 活动 阻塞
分派 超时
运行
等待 事件
释放
退出
பைடு நூலகம்
图2-8 有挂起态的七状态模型
在新的状态模型中，比较重要的新转换如下： ►（1）活动阻塞→静止阻塞：当内存紧张而系统中又没有就绪进程时，一个阻塞
态进程就会被挂起。
分派
进入
非运行
运行
退出
暂停 图2-3 两状态模型
2.1.3 进程的状态模型
2. 三状态模型
三状态模型中进程的三种基本状态如下：
►（1）就绪状态（Ready）。一个进程获得了除处理机之外所需的一切资源，一 旦得到处理机即可运行。在系统中，将处于就绪状态的多个进程的PCB组织成一 个队列，或按照某种规则排在不同的队列中，这些队列称为就绪队列。
2.1.3 进程的状态模型
3. 五状态模型
新建态
进入就 绪队列
运行态
被调 度 时间片
用完
就绪态
事件
发生
退出态 等待事件 阻塞态
图2-6 五状态模型图
►为便于进程管理，有必要增加一种有用的状态，我们称为新建态，对应于刚刚创建 的进程，操作系统还没有把它加入到就绪队列中，通常是进程控制块已经创建但还 没有加载到内存中的新进程。
►同样，进程从系统中退出时，也增加一种有用的状态，进程被终止直到释放PCB所 处的状态，我们称为退出态。
2.1.3 进程的状态模型
五状态模型中的状态转换：
►（1）空→新建：创建一个程序的新进程。

2.4 线
程
2.4.1 线程概念 现代操作系统中，进程只作为资源拥有者， 而调度和运行的属性赋予新的实体——线 而调度和运行的属性赋予新的实体——线 程。 线程（Thread）是进程中实施调度和分派 线程（Thread）是进程中实施调度和分派 的基本单位
2.4.1 线程概念
1．线程的组成 每个线程有一个 thread结构，即 thread结构，即 线程控制块，用 于保存自己私有 的信息，主要由 以下4 以下4个基本部 分组成：
2.4.1 线程概念
4．线程和进程的关系 ① 一个进程可以有多个线程，但至少要有一个线程； 而一个线程只能在一个进程的地址空间内活动。 ② 资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进 程的所有资源。 ③ 处理机分配给线程，即真正在处理机上运行的是 线程。 ④ 线程在执行过程中需要协作同步。不同进程的线 程间要利用消息通信的办法实现同步。
程同时访问和操纵相同的数据时，最后的执行结 果取决于进程运行的精确时序。
竞争条件（Race Condition），即两个或多个进 Condition），即两个或多个进
2.5.2 临界资源和临界区
1．临界资源和临界区 一次仅允许一个进程使用。我们把这类共 享资源称为临界资源（ 享资源称为临界资源（Critical Resource）。 Resource）。 在每个进程中访问临界资源的那段程序叫 临界区（ Section），简称CS区。 做临界区（Critical Section），简称CS区。
2.3.3 进程终止
（1）正常终止 （2）异常终止 （3）外部干扰
2.3.3 进程终止
终止进程的主要操作过程如下： 找到指定进程的PCB 找到指定进程的PCB 终止该进程的运行 回收该进程所占用的全部资源 终止其所有子孙进程，回收它们所占用的 全部资源。 将被终止进程的PCB从原来队列中摘走 将被终止进程的PCB从原来队列中摘走

第二章进程管理第一部分教材习题（P81）3、为什么程序并发执行会产生间断性特征？（P36）4、程序并发执行，为何会失去封闭性和可再现性？（P37）【解】程序在并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行已失去了封闭性。

同时由于失去了封闭性，也将导致其再失去可再现性。

程序在并发执行时，由于失去了封闭性，程序经过多次执行后，其计算机结果已与并发程序的执行速度有关，从而使程序的执行失去了可再现性。

5、在操作系统中为什么要引入进程概念？（P37）它会产生什么样的影响？【解】在操作系统中引入进程的概念，是为了实现多个程序的并发执行。

传统的程序不能与其他程序并发执行，只有在为之创建进程后，才能与其他程序（进程）并发执行。

这是因为并发执行的程序（即进程）是“停停走走”地执行，只有在为它创建进程后，在它停下时，方能将其现场信息保存在它的PCB中，待下次被调度执行是，再从PCB中恢复CPU现场并继续执行，而传统的程序却无法满足上述要求。

建立进程所带来的好处是使多个程序能并发执行，这极提高了资源利用率和系统吞吐量。

但管理进程也需付出一定的代价，包括进程控制块及协调各运行机构所占用的存空间开销，以及为进行进程间的切换、同步及通信等所付出的时间开销。

6、试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序？（P37）【解】（1）动态性：进程既然是进程实体的执行过程，因此，动态性是进程最基本的特性。

动态性还表现为：“它由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤消而消亡”。

可见，进程有一定的生命期。

而程序只是一组有序指令的集合，并存放在某种介质上，本身并无运动的含义，因此，程序是个静态实体。

（2）并发性：所谓进程的并发，指的是多个进程实体，同存于存中，能在一段时间同时运行。

并发性是进程的重要特征，同时也成为OS的重要特征。

引入进程的目的也正是为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是无法并发执行的。

操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论1.操作系统的定义：操作系统是计算机系统中的一个软件层，它管理和控制计算机硬件资源，为用户和应用程序提供接口和服务。

2.操作系统的功能：处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理和用户界面等。

第二章：进程管理1.进程的概念：进程是一个正在执行的程序的实例，它由代码、数据和执行环境组成。

2.进程状态：就绪、运行和阻塞。

3.进程调度算法：先来先服务、最短作业优先、时间片轮转和优先级调度等。

第三章：线程管理1.线程的概念：线程是进程的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程。

2.线程与进程的区别：线程共享相同的地质空间和文件描述符，而进程拥有独立的地质空间和文件描述符。

3.线程模型：用户级线程模型和内核级线程模型。

第四章：内存管理1.内存管理的目标：实现内存的分配与回收、内存的保护和共享。

2.内存分配的概念：连续分配、非连续分配和虚拟内存分配。

3.地质转换：逻辑地质到物理地质的转换过程，包括分段、分页和段页式等。

第五章：存储器管理1.存储器的层次结构：主存储器、辅助存储器和高速缓存。

2.页面置换算法：最佳置换算法、先进先出算法、最近最久未使用算法和时钟置换算法等。

3.虚拟内存的概念：将存储器抽象成一组连续的地质空间，实现大容量存储和地质共享。

第六章：设备管理1.设备管理的功能：设备分配、设备驱动程序和设备中断处理等。

2.设备分配算法：先来先服务、最短作业优先和轮转法等。

3.磁盘调度算法：先来先服务、最短寻道时间优先和扫描算法等。

第七章：文件管理1.文件的概念：文件是命名的、有序的数据集合，它是操作系统中最基本的数据组织方式。

2.文件系统的组织结构：层次式文件系统、索引式文件系统和线性文件系统等。

3.文件共享与保护：文件锁机制、权限控制和访问控制列表等。

第八章：I/O系统1.I/O系统的组成部分：I/O设备、I/O控制器和设备驱动程序等。

2.I/O操作的方式：程序控制I/O和中断驱动I/O。

第二章进程管理5. 在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响?为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，从而在操作系统中引入了进程概念。

影响: 使程序的并发执行得以实行。

6. 试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序?a. 动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。

b. 并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。

引入进程的目的正是为了使其程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的。

c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和独立调度的基本单位。

而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。

13.在创建一个进程时所需要完成的主要工作是什么？（1）操作系统发现请求创建新进程事件后，调用进程创建语句2,申请空白PCB （进程控制块）3,为新进程分派资源；4初始化PCB；d,将新进程插入就绪队列；14. 在撤销一个进程时所需要完成的主要工作是什么？A．os调用进程终止语句B．根据被终止进程的标识符，从PCB集合中检索出该进程的PCB从中读出该进程状态C.若被终止进程正处于执行状态，应立即终止该进程的执行并设置调度标志为真D．若该进程还有子孙进程还应经所有子孙进程终止E．将该进程所拥有的全部资源或者归还给其父进程，或者还给系统F将被终止的进程从所在的队列移出，等待其他进程搜索信息15：试说明引起进程阻塞或被唤醒的主要事件是什么？A．请求系统服务 B.启动某种操作 C.新数据尚未到达 D无新工作可做26. 试修改下面生产者——消费者问题解法中的错误：producer:beginrepeat……produce an item in nextp; wait(mutex);wait(full);buffer(in):=nextp;……signal(mutex);until false;endconsumer:beginrepeat……wait(mutex);wait(empty);nextc:=buffer(out);out:=out+1;signal(mutex);consume item in nextc; until false;e36. 为什么要在OS中引入线程？在OS中引入进程的目的，是为了使多个程序能并发执行，以提高资源利用率和系统吞吐量。

操作系统概念课后习题答案操作系统概念课后习题答案第一章：引论⒈操作系统的功能和目标是什么？答：操作系统的功能包括了进程管理、内存管理、文件系统管理、设备管理等。

操作系统的目标是提高计算机系统的资源利用率，提供简单易用的用户界面，保证计算机系统的安全和稳定性。

⒉什么是并发性？并行性？有什么区别？答：并发性是指计算机系统中存在多个独立的任务同时执行的能力。

并行性是指系统中同时执行多个任务的能力。

并行性强调多个任务的同时进行，而并发性强调任务的独立性。

⒊什么是中断？有什么作用？答：中断是指计算机执行过程中出现的一种特殊事件，用于打断正在执行的程序，转而执行中断处理程序。

中断的作用是能够及时响应输入/输出设备的请求以及处理发生的异常情况。

⒋什么是多道程序设计？答：多道程序设计是指将多个程序加载到内存中，并按照一定的调度算法来分时共享处理器和其他资源。

⒌什么是虚拟内存？答：虚拟内存是计算机系统通过借助硬盘空间来扩展内存空间的一种技术。

它将部分物理内存空间映射到磁盘上，使得程序可以访问比实际物理内存更大的地质空间。

第二章：进程管理⒈什么是进程？什么是线程？答：进程是指在操作系统中运行的程序的实例，它包括了程序代码、数据和执行状态等。

线程是进程中的一个执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源。

⒉进程的状态有哪些？请描述每个状态的含义。

答：进程的状态包括了就绪状态、运行状态、阻塞状态。

就绪状态表示进程已经具备运行的条件，等待分配处理器资源。

运行状态表示进程正在执行。

阻塞状态表示进程由于某种原因暂时无法继续执行。

⒊进程调度算法有哪些？请简要描述每个算法的特点。

答：常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转等。

FCFS按照进程的到达顺序进行调度，适用于长作业。

SJF按照进程的执行时间进行调度，适用于短作业。

优先级调度根据进程的优先级进行调度。

时间片轮转将处理器时间分成若干个时间片，每个进程获得一个时间片。

20
第二章 进 程 管 理
2.1.5 进程控制块
进程控制块（ 进程控制块（ PCB）的作用 ） • 用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信 息。使一个在多道程序环境下不能独立运行的程 成为一个能独立运行的基本单位。 序，成为一个能独立运行的基本单位。一个能与 其他进程并发执行的进程。 其他进程并发执行的进程。 • 或者说，OS是根据 或者说， 是根据 是根据PCB来对并发执行的进程进行 来对并发执行的进程进行 控制和管理的。系统根据进程PCB而感知到进程 控制和管理的。系统根据进程 而感知到进程 的存在，所以说， 是进程存在的唯一标志。 的存在，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。 是进程存在的唯一标志
第二章 进 程 管 理
第二章 进程管理
1
第二章 进 程 管 理
2.1 进程的基本概念
2.1.1 程序的顺序执行及其特征 1. 程序的顺序执行 仅当前一操作(程序段 执行完后， 程序段)执行完后 仅当前一操作 程序段 执行完后，才能执行 后继操作。例如，在进行计算时， 后继操作。例如，在进行计算时，总须先输入 用户的程序和数据，然后进行计算， 用户的程序和数据，然后进行计算，最后才能 打印计算结果。 打印计算结果。 S1: a=x+y; S2: b=a-5; S3: c=b+1;
7
第二章 进 程 管 理
程序并发执行的条件
• R(pi)={a1,a2,a3,….an}表示程序 在执行期间所要读的变量 表示程序Pi在执行期间所要读的变量 表示程序 集合： 集合： • W(pi)={b1,b2,b3,…bn}表示 在执行期间所要写的变量集 表示Pj在执行期间所要写的变量集 表示 合。 • 当两个程序 和p2具有如下条件时，便能并发执行，且具 当两个程序p1和 具有如下条件时 便能并发执行， 具有如下条件时， 有可再现性： 有可再现性： R(P1)∩W(P2)UR(P2)∩W(P1)UW(P1)∩W(P2)={} ，它们便 能并发执行,否则不能 否则不能. 能并发执行 否则不能 • 任意两个程序并发执行的条件是： 任意两个程序并发执行的条件是： Pi的读变量与 的写变量不能是公共的 的读变量与Pj的写变量不能是公共的 的读变量与 Pi的写变量与 的读变量不能是公共的 的写变量与Pj的读变量不能是公共的 的写变量与 Pi，Pj不能往同一个变量里写 ， 不能往同一个变量里写 8

S1:a=X+Y R(S1)={x,y} W(S1)={a}
S2: b=Z+1 R(S2)={z} W(S2)={b}
S3:c=a-b R(S3)={a,b} W(S3)={c}
S4:w=c+1 R(S4)={c} W( S4)={w} S1和S2可以 并发执行 S1和S3 不能并 发执行
R(S1)∩W(S2)∪R(S2)∩W(S1)∪W(S1)∩W(S2) ={x，y}∩{b}∪{z}∩{a}∪{a}∩{b}={ } R(S3)∩W(S1)∪R(S1)∩W(S3)∪W(S3)∩W(S1)
进程和程序的联系
（1）一个程序可以对应多个进程。当同一个 程序运行在不同的数据集时，就构成不同的 进程。比如：用户用电子邮件程序发不同的 Email; 同一用户能用编辑器程序编辑不同的 文件。 （ 2 ） 一个进程可以对应多个程序。 主程序 可以调用其它子程序，但至少对应一个程序。
进程运行轨迹（进程内各指令的执行序列）
为女儿做蛋糕 输出
进程一 做蛋糕的食谱 程序 进程切换 阅读食谱 取原料 原料：面粉、鸡蛋等 姚明 CPU 输入数据
儿子摔伤
进程切换 记录照食谱做到哪儿 （保存进程一的当前状态） 进程二 实施医疗救治 （优先处理进程）
急救手册 （程序）
动态 性
并发性
进程 特征
独立 性
异步 性 结构 特性
进程的特征
OS创建新进程 分为两步
进程的五种状态
创建 接纳 就绪 进程调度 时间片到 释放 执行 终止
I/O完成或 事件发生
阻塞
I/O中断或 等待某事件
Q1：执行到 40条指令时， 两状态模型 下，在非运 行状态队列 中时间最久 的是哪个进 程？ Q2：调度的 是哪个进程？ 为什么？

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2.3.2 选择调度方式和算法的若干准则
我们可从不同的角度来判断处理机调度算法的性 能，如用户的角度、处理机的角度和算法实现的 角度。实际的处理机调度算法选择是一个综合的 判断结果。 1. 面向用户的调度性能准则 周转时间：作业从提交到完成（得到结果）所经 历的时间。包括：在收容队列中等待，CPU上执 行，就绪队列和阻塞队列中等待，结果输出等待
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平均周转时间 （a）27 （b）13
FCFS的特点
比较有利于长作业，而不利于短作
业。 有利于CPU繁忙的作业，而不利 于I/O繁忙的作业。
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2 短CPU运行期优先
Shortest CPU Burst First（SCBF） 又称为短作业（进程）优先(SJF, Shortest Job First)，“短进程优先”SPN(Shortest Process Next)；这是对FCFS算法的改进，其目标是 减少平均周转时间。

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2.3.3 调度算法
通常将作业或进程归入各种就绪或阻塞队列。有的算法适 用于作业调度，有的算法适用于进程调度，有的两者都适 用。
1 先来先服务 2 短作业（进程）CPU运行期优先 3 时间片轮转算法 4 优先级算法 5 高响应比优先算法 6 多级队列算法 7 多级反馈队列算法
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1 先来先服务
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进程和线程的比较
调度--两个属性分开 同一进程中线程上下文切换 比不同进程上下文切换要快得多； 并发性--进程之间、线程之间，文件服务-设多个 服务线程 拥有资源--地址空间和其他资源（如打开文件）： 进程间相互独立，同一进程的各线程间共享，进 程内的线程对其他进程不可见

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系统开销：减小并发执行的时间和空间开销（线 程的创建、退出和调度），因此容许在系统中建 立更多的线程来提高并发程度。