操作系统教程 课后答案-武伟主编(2)

（4）操作系统对进程的控制是根据 PCB 来进行的，对进程的管理是通过 PCB 来实现的。

3．基本概念的解释和辨析 （1）进程和程序 （2）进程和作业 （3）进程和线程 （4）原语和系统调用 （5）内核和微内核

（6）用户级线程和核心级线程 4．综合题

（1）某系统的进程状态转换图如图3．16所示，请说明：

1）引起各种状态转换的典型原因有哪些？

运行态→就绪态 时间片到或被更高优先级的进程抢占 就绪态→运行态 被调度

运行态→阻塞态 等待某一事件的发生而事件未发生 阻塞态→就绪态 等待的事件已发生

2）当观察系统中某些进程时，能够看到某一进程的一次状态转换能引起另一个进程的

运行 2 1 就绪 4 3 阻塞 图3．16某系统进程状态转换图 一次状态转换。在什么情况下，当一个进程发生转换3时能立即引起另一个进程发生转换2？

3）如图3．16，说明是否会发生下述因果转换： 2→1 会，在抢占式调度的情况下，更高优先级的进程到达 3→2 会，一个正在运行的进程因等待某一事件的发生而转入阻塞态，而就绪队列中有进程在等待运行 4→1 不会

（2）有一个单向链接的进程PCB队列，它的队首由系统指针指出，队尾进程链接指针为0。分别画出一个进程从队首入队和队尾入队的流程图。

（3）挂起状态和阻塞状态有何区别？在具有挂起操作的系统中，进程的状态有哪些？如何变迁？

被挂起进程处于静止状态，不能参与竞争CPU，直到被激活，但被挂起进程可能并不缺少资源；而阻塞进程是由于等待某一事件的发生，处于缺乏资源的状态。

（4）在创建一个进程时需要完成的主要工作是什么？在撤消一个进程时需要完成的主要工作又是什么？

创建进程的主要工作是为被创建进程创建一个PCB，并填入相应的初始值。并把该进程插入就绪队列。

撤消该进程的所有子孙进程。在撤消的过程中，被撤消进程的所有系统资源（内存、外设）应全部释放出来归还给系统，并将它们从所有队列中移出。如果被撤消进程正在处理器

上运行，则要调用进程调度程序将处理器分配给其它进程。

（5）什么是可再入程序？其有何特性？

能被多个程序同时调用的程序。它具有以下性质：它是纯代码的，即它在执行过程中不改变自身代码，通常由指令和常量等程序逻辑中的不变部分组成；调用它的各程序应提供工作区，用以存放随着程序执行将发生变化的部分，诸如程序中的数组、变量和通用存储器内的信息。

（6）在使用线程的系统中，是每个线程有一个堆栈还是每个进程有一个堆栈？说明原因。

（7）线程通常有哪些状态？为了管理线程，操作系统一般提供哪些原语？ 线程状态：就绪态，运行态，阻塞态 原语：派生，阻塞，激活

习题4

1．单项选择题

（1）要避免出现与时间有关的错误，对若干进程的相关临界区的管理应满足以下除 外的要求。

A、 一次最多让一个进程在临界区中执行 B、 任何一个进入临界区执行的进程必须在有限时间内退出临界区 C、 避免进程进入相关临界区

D、 不能强迫一个进程无限期地等待进入它的临界区

（2）有三个进程P1、P2、P3共享同一个程序段，而每次最多允许两个进程进入该程序段，则信号量S的初值为 。

A、0 B、1 C、2 D、3

（3）在操作系统中wait、signal操作是一种 。 A、机器指令 B、系统调用命令 C、作业控制命令 D、低级进程通信

（4）用signal操作唤醒一个进程时，被唤醒进程的状态应变成 状态。 A、等待 B、运行 C、就绪 D、完成

(5)用信箱实现并发进程间的通信需要两个基本的通信原语，它们是 。 A、wait原语和signal原语 B、send原语和receive原语 C、R（S）和W（S） D、以上都不是 （6）用来实现进程同步与互斥的wait，signal操作，实际上是 的过程。 A、一个可被中断 B、一个不可被中断 C、两个可被中断 D、两个不可被中断 （1）C （2）C （3）D （4）C （5）D

2．填空题 （1）临界资源是 一次只允许一个进程使用 的资源，临界区是 访问临界资源的那段代码 。

（2）信号量s>0时，表示 资源的空闲数量 ；当s=0时，表示 资源已经耗尽，但没有进程在等待 ；若s<0，则表示 有|s|个进程在等待 。

（3）设计进程同步机制的准则有 空闲让进 、 忙则等待 、 有限等待 和 让权等待 。 3. 基本概念解释和辨析 （1）同步与互斥。

（2）临界资源与临界区。 （3）高级通信与低级通信。 （4）直接通信与间接通信。 4．论述题

（1）什么是“忙等待”？如何克服“忙等待”？

如果在单处理器系统中，一个进程试图进入处于“忙”状态的临界区，则该进程只能不断测试临界区的状态，这就是“忙等待”。

让试图进入“忙”状态的临界区的进程“睡眠”等待，由释放资源的进程将其唤醒，便可克服“忙等待”的缺点。

（2）在解决进程互斥时，如果TS指令的执行可以中断，则会出现什么情况？而如果

wait、signal的执行可分割，又会出现什么情况？

如果wait可被分割，则可能破坏“空闲让进”准则。如s.value=1，进程A执行wait操作，进行s.value--，s.value的值为0；如果此时被中断，进程B执行wait操作，进行s.value--，s.value的值为-1，则进程B将被阻塞；此时进程A恢复中断，由于s.value的值为-1，也将被阻塞，从而破坏了“空闲让进”准则。

如果signal可被分割，也有可能破坏“空闲让进”准则。如s.value=-1，进程C在等待s资源，进程A执行signal操作，进行s.value++，s.value的值为0；如果此时被中断，进程B执行signal操作，进行s.value++，s.value的值为1，进程B不会唤醒进程C；此时进程A恢复中断，由于s.value的值为1，也不会唤醒进程C，从而破坏了“空闲让进”准则。

（3）使用parbegin改写下面的表达式以获得最大程度的并行性。 (3*a*b+4)/(c+d)**(e-f)

typedef Fan_Type DataType; Fan_Type x;

Fan_Type P1( )

{ return(3*a*b+4); }

Fan_Type P2( ) { return(c+d); }

Fan_Type P3( ) { return(e-f); }

void main( )

{ Fan_Type a, b, c;

parbegin(a=P1, b=P2, c=P3); xa/b**c; }

（4）设有几个进程共享一互斥段，对于如下两种情况： （1）每次只允许一个进程进入临界区；

（2）最多允许m个进程(m

所采用的信号量是否相同？信号量值的变化范围如何？ (1)信号量值的变化范围为s.value<=1; (2)信号量值的变化范围为s.value<=m;

（5）下面是两个并发执行的进程，它们能正确执行吗？若不能正确执行，请举例说明，并改正之（x是公共变量）。

void P1( ) { int y, z; x=1; y=0; if(x>=1) y=y+1;

z=y;

}

void P2( ) { int t, u; x=0; t=0; if(x<1) t=t+z; u=t; } void main( ) { parbegin(P1( ), P2( )); }

不能正确执行。如进程P1执行过程中不被中断，进程运行结束后x, y, z的值均为1；但若进程P1执行到y=0时被中断，进程P2执行完毕后x的值为0，则P1恢复中断后获得的结果为x, y, z的值均为0，从而发生与时间有关的错误。

struct semaphore s; s.value=1; void P1( ) { int y, z; wait(s); x=1; y=0; if(x>=1) y=y+1; z=y; signal(s); } void P2( ) { int t, u; wait(s); x=0; t=0; if(x<1) t=t+z; u=t; signal(s); } void main( ) { parbegin(P1( ), P2( )); }

（6）共享存储区通信是如何实现的？

（7）假设某系统未直接提供信号量机制，但提供了进程通信工具。如果某程序希望使用关于信号量的wait、signal操作，那么该程序应如何利用通信工具模拟信号量机制？要求说明如何用send/receive操作及消息表示wait/signal操作及信号量。 5．应用题

（1）有三个并发进程R、W1和W2，共享两个各可存放一个数的缓冲区B1、B2。进程R每次从输入设备读入一个数，若读入的是奇数，则将它存入B1中，若读入的是偶数，将

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