计算机操作系统教程--核心与设计原理习题3答案

1、习题 3 习题 3 3.1 多道程序可以提高系统效率， 是否在内存中尽可能多的存放多个程序， 为什么 ？ 答： 如果内存中可同时运行的程序过多，这些程序之间可能会因为相互等待被其它程 序占用的设备资源（如 I/O 设备） ，反而可能会影响系统效率。当然，处理机的竞争在 作业道数过多的情况下更加激烈，可能会产生两个不利后果。一是影响系统的响应速 度， 二是产生过多的系统开销 （系统本身需要运行必要的程序进行相应的控制和管理） 。 3.2 操作系统通过什么概念来刻画程序的并发执行、资源分配及随机性 ？ 答： 进程 3.3 试画出下面 5 条语句的前趋图： S1：x = 5；S2：y = x + 8；S3：z = x + y；S4：a = x + y + z；S5：b = y + a。 答： S1 S2 S3 S4 S5 3.4 从多个程序在单处理机上执行的角度来考察，并发的含义是什么 ？ 答： 在时间上来表示，并发执行是一个程序的开始是在另一个程序结束之前 3.5 有下面的 5 条语句，试画出前趋图； S1 ：a = x+10；S2 ：b = a + 10；S3：c = 4*x；S4：d

2、= b + c；S5：e = d + 5； 并根据Bernstein 条件，证明S2 和S3 是可以并发执行的，而S4 和S5 语句是不能并发执 行的。 答： S2 和S3 是可以并发执行，因为： R(S2)W(S3)=ac= 。 W(S2)R(S3)=bx= 。 W(S2)W(S3)=bc= 。 S4 和S5 语句不能并发执行，因为： W(S4)R(S5)=dd=d。 3.6 在书中给出的有关进程描述中，它们所具有的本质是什么 ？ 答： 进程是一个动态的执行过程。 3.7 并发运行因为什么发生结果不可再现性 ？ 答： 由于失去了封闭性。 3.8 进程的基本特征是什么 ？ 39 答： 动态性、并发性、独立性、异步性和结构性。 3.9 进程的构成中，PCB 是属于系统还是用户的部分，它的作用是什么 ？ 答： PCB 属于系统，是系统构建的，其作用是系统根据 PCB 感知进程的存在和通过 PCB 中所包含的各项变量的变化，掌握进程所处的状态以达到控制进程活动的目的。 3.10 为什么说 PCB 是操作系统感知进程存在的唯一标志 ？ 答： PCB 包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信

3、息，是进程动态特征的集中 反映。 3.11 用户进程所执行的程序一定是用户自己编写的应用程序，这句话是否正确 ？ 答： 否。 3.12 进程的三个基本状态是什么 ？怎样从进程状态的角度理解进程的“走走停停” 答： 事件发生 如 I/O 完成 进程三状态及转换图 运行运行 就绪就绪 等待事件发生 如等待 I/O 时间片到 调度 阻塞阻塞 进程或进程之间可能由于等待 I/O 操作、竞争资源、以及相互协作等原因产生了“走 走停停”的动态性。 3.13 进程如果正常执行结束，为什么 还要在系统中设置一个完成状态，而不直接 从系统中退出消亡 ？ 4 运行 就绪 运行 就绪 3 1 2 阻塞阻塞 完成完成 5 图 1 答： 需要结果输出及系统记帐等善后 3.14 如有下面的进程状态转换 （变迁） 图 1 表示，图中的数字表示一种形式的状态 转换。试验判别下述诸条件是否成立 ？为 什么 ？ 1 2；1 3；2 1； 2 4；3 1；3 4； 4 1；4 2；4 3； 5 1；5 4； 其中，条件式 x y 表示：若一进程产生状态转换 x，则导致另一个进程产生状态转换 y （x，y=1，2，3，4，5

4、） 答： 40 1 2； 1 3； 2 1； 2 4； 3 1； 3 4； 4 1； 4 2； 4 3； 5 1； 5 4； 3.15 引入挂起状态的理由是什么，给出一个挂起的时机（任意就绪、阻塞活动状态下） 答： 引入挂起状态的目的就是使一些进程已占用的系统资源让出部分，或全部（PCB 仍 在系统中） ，以供其它进程利用让出的系统资源，提高系统的整体效率。 一个挂起的时机就是所有进程都在等待 I/O，而处理机在空闲时。 3.16 为什么可以出现从各种状态的进程直接进入完成状态 ？ 答： 如果父进程终止，或被创建它的进程终止，则表明一个进程可以在任何状态下终 止而进入完成状态。 3.17 操作系统为什么需要考虑处理机的执行模式，通常由用户模式进入系统模式的时 机是什么？ 答： 使用两种模式的原因是很显然的， 它可以保护操作系统及相关的各种数据表不受到 用户进程的干涉，这也是操作系统管理和控制计算机系统的重要技术手段。 由用户模式进入系统模式的时机是中断事件的发生。 3.18 解释原语的含义，如果原语是由一段程序构成，为什么说原语是不能并发执行 的 ？不是说系统内多个程序（进程）可以并发

5、执行吗 ？ 答： 原语的含义是原子操作不可分割的基本单位。 因为它包含有共享变量。 3.19 给出一个唤醒进程的时机，并说明可以由谁唤醒一个在阻塞态的进程 答： 当存在等待 I/O 的进程在 I/O 完成中断信号到来后被唤醒。唤醒阻塞态进程可以 是同步进程，及系统程序（如中断处理程序） 。 3.20 进程之间的制约关系有几种， 请分别给出每一种制约关系在现实生活中的具体原 由和例子。 答： 有两种：直接和间接制约关系。 直接制约关系：运动会上发令员与记时员的关系。 间接制约关系：对向在一座仅可以通过一辆车的桥上行使（共同竞争一座桥） 。 3.21 引入线程的根本原因是什么 ？ 答： 从计算机的效率，多个并发活动减少系统对于并发所带来的时/空开销。 3.22 从调度、资源分配对进程和线程进行比较。 答： 调度； 进程在传统的操作系统中， 既是资源的拥有者， 也是系统调度和分派的单位。 而在引入线程之后，进程仅作为资源的分配单位，线程作为调度和分派的单位。在同一进程 内， 线程的切换不会引起进程的切换； 而由一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时， 才会发生进程切换。 系统资源；在引入线程的操作系统中，线程成为了被调度和分派的基本单位。线程 41 基本不拥有资源，只有一些运行所必须的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈） ，但它可 以和进程内其它线程共享进程所拥有的全部资源， 即一个进程的代码段、 数据段以及系统资 源（如打开的文件、I/O 设备等） 。 3.23 用户级线程与内核级线程最主要的区别是什么 ？ 答： 有两点： （1）许多系统调用都会引起用户执行流的阻塞。因此，当用户级线程执行一个系 统调用时，不仅这个线程被阻塞，整个进程的所有线程都被阻塞了。 （2）在纯粹的用户级线程策略中，由于内核是按进程作为调度单位的，因此一个 多线程用户应用程序不能利用多处理技术。 内核一次只将一个进程分配给一个处理机， 也就 只能有一个线程可以执行 42

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