计算机操作系统(第三章)_31(进程的通信与死锁)

第三章死锁习题一、填空题1．进程的“同步”和“互斥”反映了进程间①和②的关系。

【答案】①直接制约、②间接制约【解析】进程的同步是指在异步环境下的并发进程因直接制约而互相发送消息，进行相互合作、相互等待，使得各进程按一定的速度执行的过程；而进程的互斥是由并发进程同时共享公有资源而造成的对并发进程执行速度的间接制约。

2．死锁产生的原因是①和②。

【答案】①系统资源不足、②进程推进路径非法【解析】死锁产生的根本原因是系统的资源不足而引发了并发进程之间的资源竞争。

由于资源总是有限的，我们不可能为所有要求资源的进程无限地提供资源。

而另一个原因是操作系统应用的动态分配系统各种资源的策略不当，造成并发进程联合推进的路径进入进程相互封锁的危险区。

所以，采用适当的资源分配算法，来达到消除死锁的目的是操作系统主要研究的课题之一。

3．产生死锁的四个必要条件是①、②、③、④。

【答案】①互斥条件、②非抢占条件、③占有且等待资源条件、④循环等待条件【解析】互斥条件：进程对它所需的资源进行排它性控制，即在一段时间内，某资源为一进程所独占。

非抢占条件：进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其它进程强行夺走，即只能由获得资源的进程自己释放。

占有且等待资源条件：进程每次申请它所需的一部分资源，在等待新资源的同时，继续占有已分配到的资源，循环等待条件：存在一进程循环链，链中每一个进程已获得的资源同时被下一个进程所请求。

4．在操作系统中，信号量是表示①的物理实体，它是一个与②有关的整型变量，其值仅能由③原语来改变。

【答案】①资源，②队列，③P-V【解析】信号量的概念和P-V原语是荷兰科学家E．W．Dijkstra提出来的。

信号量是一个特殊的整型量，它与一个初始状态为空的队列相联系。

信号量代表了资源的实体，操作系统利用它的状态对并发进程共享资源进行管理。

信号量的值只能由P-V原语来改变。

5．每执行一次P原语，信号量的数值S减1。

如果S>=0，该进程①；若S<0，则②该进程，并把它插入该③对应的④队列中。

第三章处理机调度与死锁1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。

（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。

（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。

为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。

当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。

3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。

系统根据该说明书对程序的运行进行控制。

批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。

作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。

作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。

4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。

JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。

计算机操作系统第三章1.⾼级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引⼊中级调度？⾼级调度主要功能是根据某种算法，决定将外存上处于后备队列中的哪⼏个作业调⼊内存，为它们创建进程，分配必要的资源，并将它们放⼊就绪队列。

低级调度主要功能是根据某种算法，决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，并由分派程序将处理机分配给被选中的进程。

引⼊中级调度的主要⽬的是，提⾼内存利⽤率和系统吞吐量。

使那些暂时不能运⾏的进程不再占⽤内存资源，将它们调⾄外存等待，把进程状态改为就绪驻外存状态或挂起状态。

2.处理机调度算法的共同⽬标是什么？批处理系统的调度⽬标⼜是什么？共同⽬标：资源利⽤率，公平性，平衡性，策略强制执⾏。

批处理系统的调度⽬标：平均周转时间短，系统吞吐量⾼，处理机利⽤率⾼。

3.何谓作业、作业步和作业流？作业：作业是⼀个⽐程序更为⼴泛的概念，它不仅包含了通常的程序和数据，⽽且还应配有⼀份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运⾏进⾏控制。

在批处理系统中，是以作业为基本单位从外存调⼊内存的。

作业步：通常，在作业运⾏期间，每个作业都必须经过若⼲个相对独⽴⼜相互关联的顺序加⼯步骤才能得到结果。

我们把其中的每⼀个加⼯步骤称为⼀个作业步。

各作业步之间存在着相互联系，往往是上⼀个作业步的输出作为下⼀个作业步的输⼊。

作业流：是指若⼲个作业进⼊系统后依次存放在外存上形成的输⼊作业流，在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。

4.在什么情况下需要使⽤作业控制块JCB，其中包含了哪些内容？每当⼀个作业进⼊系统时，便由“作业注册”程序为该作业建⽴⼀个作业控制块JCB。

再根据作业类型，将它放到相应的作业后背队列中等待调度。

通常在JCB中包含的内容有：作业标识、⽤户名称、⽤户账户、作业类型(CPU繁忙型、I/O繁忙型、批量型、终端型)、作业状态、调度信息(优先级、作业运⾏时间)、资源请求(预计运⾏时间、要求内存⼤⼩等)、资源使⽤情况等。

第三章处理机调度‎与死锁1，高级调度与‎低级调度的‎主要任务是‎什么？为什么要引‎入中级调度‎？【解】（1）高级调度主‎要任务是用‎于决定把外‎存上处于后‎备队列中的‎那些作业调‎入内存，并为它们创‎建进程，分配必要的‎资源，然后再将新‎创建的进程‎排在就绪队‎列上，准备执行。

（2）低级调度主‎要任务是决‎定就绪队列‎中的哪个进‎程将获得处‎理机，然后由分派‎程序执行把‎处理机分配‎给该进程的‎操作。

（3）引入中级调‎度的主要目‎的是为了提‎高内存的利‎用率和系统‎吞吐量。

为此，应使那些暂‎时不能运行‎的进程不再‎占用宝贵的‎内存空间，而将它们调‎至外存上去‎等待，称此时的进‎程状态为就‎绪驻外存状‎态或挂起状‎态。

当这些进程‎重又具备运‎行条件，且内存又稍‎有空闲时，由中级调度‎决定，将外存上的‎那些重又具‎备运行条件‎的就绪进程‎重新调入内‎存，并修改其状‎态为就绪状‎态，挂在就绪队‎列上，等待进程调‎度。

3、何谓作业、作业步和作‎业流？【解】作业包含通‎常的程序和‎数据，还配有作业‎说明书。

系统根据该‎说明书对程‎序的运行进‎行控制。

批处理系统‎中是以作业‎为基本单位‎从外存调入‎内存。

作业步是指‎每个作业运‎行期间都必‎须经过若干‎个相对独立‎相互关联的‎顺序加工的‎步骤。

作业流是指‎若干个作业‎进入系统后‎依次存放在‎外存上形成‎的输入作业‎流；在操作系统‎的控制下，逐个作业进‎程处理，于是形成了‎处理作业流‎。

4、在什么情冴‎下需要使用‎作业控制块‎J CB？其中包含了‎哪些内容？【解】每当作业进‎入系统时，系统便为每‎个作业建立‎一个作业控‎制块JCB‎，根据作业类‎型将它插入‎到相应的后‎备队列中。

JCB 包含的内容‎通常有：1) 作业标识2‎)用户名称3‎)用户账户4‎)作业类型（CPU繁忙‎型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6‎)调度信息（优先级、作业已运行‎）7)资源要求8‎)进入系统时‎间9) 开始处理时‎间10) 作业完成时‎间11) 作业退出时‎间12) 资源使用情‎况等5．在作业调度‎中应如何确‎定接纳多少‎个作业和接‎纳哪些作业‎？【解】作业调度每‎次接纳进入‎内存的作业‎数，取决于多道‎程序度。

操作系统复习（选择题）第一章操作系统引论1．______不是分时系统的特点。

A．多个用户是经过网络连接，同时使用计算机系统B．各用户可同时请求系统服务C．各用户的请求彼此独立，互不干扰D．用户以会话方式控制自己的程序运行2．在的控制下，计算机系统能及时处理由过程控制反馈的数据，并作出响应。

A．批处理操作系统B．实时操作系统C．分时操作系统D．多处理机操作系统3. 在操作系统中，用户界面指的是。

A．硬件接口、软件接口和操作环境B．命令接口、程序接口和操作环境C．硬件接口、命令接口和操作环境D．硬件接口、命令接口和程序接口4．下列各项中，不是现代操作系统的主要特征。

A. 并发性B. 共享性C. 确定性D. 虚拟性5．从用户的观点看，操作系统是。

A. 用户与计算机之间的接口B. 控制和管理计算机资源的软件C. 合理地组织计算机工作流程的软件D. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体6．在下列操作系统的各个功能组成部分中，不需要硬件的支持。

A. 进程调度B. 时钟管理C. 地址映射D. 中断系统7．有关原语的说法中，是正确的。

A.原语是不可中断执行的用户过程B.原语是不可中断执行的操作系统过程C.原语是可中断执行的用户过程D.原语是可中断执行的操作系统过程8. 多道批处理系统的主要缺点是。

A. CPU利用率低B. 不能并发执行C. 缺少交互性D. 以上都不是9．设计实时操作系统时，首先要考虑系统的。

A．实时性和可靠性B．实时性和灵活性C．灵活性和可靠性D．灵活性和可移植性10．主要由于原因，使UNIX易于移植。

A、UNIX是由机器指令书写的B、UNIX大部分由汇编少部分用C语言编写C、UNIX是用汇编语言编写的D、UNIX小部分由汇编大部分用C语言编写第二章进程管理1．下列的进程状态变化中，的变化是不可能发生的。

A. 运行→就绪B. 运行→等待C. 等待→运行D. 等待→就绪2. 进程具有并发性和两大重要属性。

第三章处理机调度与死锁1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。

（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。

（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。

为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。

当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。

3、何谓作业、作业步和作业流？【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。

系统根据该说明书对程序的运行进行控制。

批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。

作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。

作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。

4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。

JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。

第一章引论1操作系统：操作系统是管理和控制计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。

2管态：当执行操作系统程序时，处理机所处的状态3目态：当执行普通用户程序时，处理机所处的状态。

4多道程序设计：在这种设计技术下，内存中能同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替的执行。

这些作业共享CPU和系统中的其他资源。

5并发：是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。

它是宏观上的概念。

6并行：是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况。

7吞吐量：在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。

8分时：就是对时间的共享。

在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。

9实时：表示“及时”或“既时”。

10系统调用：是用户在程序中能以“函数调用”形式调用的、由操作系统提供的子功能的集合。

每一个子功能称作一条系统调用命令。

它是操作系统对外的接口，是用户级程序取得操作系统服务的唯一途径。

11特权指令：指指令系统中这样一些指令，如启动设备指令、设置时钟指令、中断屏蔽指令和清内存指令，这些指令只能由操作系统使用。

12命令解释程序：其主要功能是接收用户输入的命令，然后予以解释并且执行。

13脱机I/O：是指输入/输出工作不受主机直接控制，而由卫星机专门负责完成I/O，主机专门完成快速计算任务，从而二者可以并行操作。

14联机I/O：是指作业的输入、调入内存及结果输出都在CPU直接控制下进行。

15资源共享：是指计算机系统中的资源被多个进程所功用。

例如，多个进程同时占用内存，从而对内存共享；它们并发执行时对CPU进行共享；各个进程在执行过程中提出对文件的读写请求，从而对磁盘进行共享等等。

第二章进程和线程1顺序性：是指顺序程序所规定的每个动作都在上个动作结束后才开始的特性。

2封闭性：是指只有程序本身的动作才能改变程序的运行环境。

3可再现性：是指程序的执行结果与程序运行的速度无关。

第三章处理机调度与死锁1. 高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？高级调度的主要任务：用于决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后，再将新创建的进程插入就绪队列上，准备执行。

低级调度的主要任务：用于决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机，然后再由分派程序执行将处理机分配给该进程的具体操作。

引入中级调度的主要目的：是为了提高系统资源的利用率和系统吞吐量。

10. 试比较FCFS和SPF两种进程调度算法相同点：两种调度算法都是既可用于作业调度，也可用于进程调度；不同点：FCFS调度算法每次调度都是从后备队列中选择一个或是多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源，创建进程，然后插入到就绪队列中。

该算法有利于长作业/进程，不利于短作业/进程。

SPF调度算法每次调度都是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存中运行。

该算法有利于短作业/进程，不利于长作业/进程。

15. 按调度方式可将实时调度算法分为哪几种？按调度方式不同，可分为非抢占调度算法和抢占调度算法两种。

18. 何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？a.死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局，若无外力作用，这些进程都将永远不能再向前推进；b.产生死锁的原因有二，一是竞争资源，二是进程推进顺序非法；c.必要条件是: 互斥条件，请求和保持条件，不剥夺条件和环路等待条件。

19．在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法是资源利用率最高？解决/处理死锁的方法有预防死锁、避免死锁、检测和解除死锁，其中预防死锁方法最容易实现，但由于所施加的限制条件过于严格，会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低；而检测和解除死锁方法可是系统获得较好的资源利用率和系统吞吐量。

20. 请详细说明可通过哪些途径预防死锁?a.摒弃"请求和保持"条件：系统规定所有进程开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源，但在分配资源时，只要有一种资源不能满足某进程的要求，即使其它所需的各资源都空闲，也不分配给该进程，而让该进程等待；b.摒弃"不剥夺"条件：系统规定，进程是逐个地提出对资源的要求的。

计算机操作系统课后题参考答案(总6页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象12．试从交互性、及时性以及可靠性方面，将分时系统与实时系统进行比较。

答：（1）及时性：实时信息处理系统对实时性的要求与分时系统类似，都是以人所能接受的等待时间来确定；而实时控制系统的及时性，是以控制对象所要求的开始截止时间或完成截止时间来确定的，一般为秒级到毫秒级，甚至有的要低于100微妙。

（2）交互性：实时信息处理系统具有交互性，但人与系统的交互仅限于访问系统中某些特定的专用服务程序。

不像分时系统那样能向终端用户提供数据和资源共享等服务。

（3）可靠性：分时系统也要求系统可靠，但相比之下，实时系统则要求系统具有高度的可靠性。

因为任何差错都可能带来巨大的经济损失，甚至是灾难性后果，所以在实时系统中，往往都采取了多级容错措施保障系统的安全性及数据的安全性。

13．OS有哪几大特征其最基本的特征是什么答：并发性、共享性、虚拟性和异步性四个基本特征；最基本的特征是并发性。

14．处理机管理有哪些主要功能它们的主要任务是什么答：处理机管理的主要功能是：进程管理、进程同步、进程通信和处理机调度；进程管理：为作业创建进程，撤销已结束进程，控制进程在运行过程中的状态转换。

进程同步：为多个进程（含线程）的运行进行协调。

通信：用来实现在相互合作的进程之间的信息交换。

处理机调度：（1）作业调度。

从后备队里按照一定的算法，选出若干个作业，为他们分配运行所需的资源（首选是分配内存）。

（2）进程调度：从进程的就绪队列中，按照一定算法选出一个进程，把处理机分配给它，并设置运行现场，使进程投入执行。

计算机操作系统中的死锁问题一、什么是死锁在计算机操作系统中，死锁是指两个或者多个进程无限期地等待对方所持有的资源，导致程序无法继续执行的情况。

这种情况下，系统处于一种死循环状态，无法恢复正常运行。

死锁问题是并行计算领域中的一个经典问题，是计算机科学中的一个重要主题。

二、死锁的产生原因死锁的产生原因一般有以下几种：1.资源互斥：当若干个进程都需要独占某些共享资源时，这些资源就会变成互斥资源，每次只有一个进程可以访问它们。

2.资源不足：如果系统中的资源已全部被使用，新的进程需要等待其他进程释放资源后才能使用，就可能引发死锁问题。

3.进程等待：当一个进程等待某个被其他进程占用的资源时，如果该进程占用的资源又被其他进程占用，就可能引发进程之间的等待关系。

4.循环等待：多个进程之间形成了循环等待的状态，这是产生死锁的必要条件。

三、死锁的检测和解决方法为了避免死锁的发生，需要采取一些措施来检测和解决死锁问题。

1.死锁的检测方法死锁的检测一般有两种方法：(1) 死锁预防：在程序设计时，预测死锁的发生，采取一些措施避免死锁的发生。

(2) 死锁检测：在程序运行时，通过算法检测死锁的发生，尝试解除死锁状态。

2.死锁的解决方法在死锁出现后，需要尽快解决死锁问题。

以下是解决死锁问题的方法：(1)死锁预防：在程序设计时，预测死锁的发生，采取一些措施避免死锁的发生。

(2)死锁避免：通过对资源的分配进行限制，预防死锁的发生。

(3)死锁解除：当系统检测到死锁时，采用解除死锁的方法，尽快恢复系统状态。

(4)死锁忽略：当死锁发生概率非常小，或者解决死锁会带来更大的开销时，可以选择忽略死锁。

四、案例分析以银行家算法为例，通过控制资源的分配来避免死锁。

银行家算法是一种死锁避免算法，其基本思想是：当进程请求资源时，需要让系统判断是否会发生死锁。

如果发现资源分配会导致死锁，就不分配资源，等到后续请求时再分配。

这样，银行家算法可以有效避免死锁的发生。