第二章融入了面向对象技术 ）
1.什么是前趋图？为什么要引入前趋图？ 什么是前趋图？为什么要引入前趋
图？ 计算机操作系统第三版答案 5 / 47 前趋图(Precedence Graph)是一个有向无循环图， 是一个有向无循环图， 答： 前趋图 是一个有向无循环图 记为 DAG(Directed Acyclic Graph)，用于描述进程之间执行的前后关系。 ，用于描述进程之间执行的前后关系。
2. 画出下面四条因句的前趋图 画出下面四条因句的前趋图: S1=a：=x+y; S2=b：=z+1; S3=c：=a – b； S4=w：=c+1; ： ： ： ； ： 其前趋图为： 答：其前趋图为：
3. 什么程序并发执行会产生间断性特征？ 什么程序并发执行会产生间断性特征？ 序在并发执行时，由于它们共享系统资源， 答：程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，为完成同一项任务需要相互 合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系， 合作，致使这些并发执行的进程之间，形成了相互制约关系，从而使得进程在 执行期间出现间断性。 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和可再现性？ ．程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源， 答：程序并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态 由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。 由多个程序改变，致使程序运行失去了封闭性，也会导致其失去可再现性。
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 ．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， 答：为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并对并发执行的程序加以控制 和描述，在操作系统中引入了进程概念。 和描述，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。 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 ．试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序? 动态性是进程最基本的特性， 答：(1)动态性是进程最基本的特性，表现为由创建而产生，由调度而执行，因 动态性是进程最基本的特性 表现为由创建而产生，由调度而执行， 得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。进程有一定的生命期， 得不到资源而暂停执行，由撤销而消亡。进程有一定的生命期，而程序只是一 组有序的指令集合，是静态实体。 组有序的指令集合，是静态实体。 (2)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 并发性是进程的重要特征， 的重要特征。 并发性是进程的重要特征 为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。 为了使其程序能和其它进程的程序并发执行，而程序是不能并发执行的。
独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位， (3)独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，也是系统中独立获得资 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位 源和独立调度的基本单位。 于未建立任何进程的程序， 源和独立调度的基本单位。对于未建立任何进程的程序，不能作为独立单位参 加运行。 加运行。
7．试说明 PCB 的作用，为什么说 PCB 是进程存在的惟一标志？ 的作用， 是进程存在的惟一标志？ ． 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。 答： PCB 是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。作 用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序， 用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序，成为一个能独立运行的基 本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。 本单位，成为能与其它进程并发执行的进程。OS 是根据 PCB 对并发执行的进 程进行控制和管理的。 程进行控制和管理的。
8．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 ．试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因。 答： （1）就绪状态→执行状态：进程分配到 CPU 资源 ）就绪状态→执行状态： （2）执行状态→就绪状态：时间片用完 ）执行状态→就绪状态： （3）执行状态→阻塞状态：I/O 请求 ）执行状态→阻塞状态： （4）阻塞状态→就绪状态：I/O 完成 ）阻塞状态→就绪状态：
9．为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ ．为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ 引入挂起状态处于五种不同的需要: 终端用户需要，父进程需要， 答：引入挂起状态处于五种不同的需要 终端用户需要，父进程需要，操作系 统需要，对换需要和负荷调节需要。处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。 统需要，对换需要和负荷调节需要。处于挂起状态的进程不能接收处理机调度。
10．在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？ ．在进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有哪些？ 进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有： 答：进行进程切换时，所要保存的处理机状态信息有： （1）进程当前暂存信息 ） （2）下一指令地址信息 ） （3）进程状态信息 ） （4）过程和系统调用参数及调用地址信息。 ）过程和系统调用参数及调用地址信息。
11．试说明引起进程创建的主要事件。 明引起进程创建的主要事件。 ．试说明引起进程创建的主要事件 答：引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。 引起进程创建的主要事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。
12．试说明引起进程被撤销的主要事件。 ．试说明引起进程被撤销的主要事件。 引起进程被撤销的主要事件有：正常结束、异常结束（越界错误、保护错、 答：引起进程被撤销的主要事件有：正常结束、异常结束（越界错误、保护错、 非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、 故障） 、外界 非法指令、特权指令错、运行超时、等待超时、算术运算错、I/O 故障） 外界 、
干预（操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止） 干预（操作员或操作系统干预、父进程请求、父进程终止） 。
13．在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？ ．在创建一个进程时所要完成的主要工作是什么？ 答： 发现请求创建新进程事件后， （1）OS 发现请求创建新进程事件后，调用进程创建原语 Creat()； ） ；（2） 申请空白 PCB； ） ； （3）为新进程分配资源； ）为新进程分配资源； （4）初始化进程控制块； ）初始化进程控制块； （5）将新进程插入就绪队列 ）将新进程插入就绪队列.
14．在撤销一个进程时所要完成的主要工作是什么？ ．在撤销一个进程时
所要完成的主要工作是什么？ 答： （1）根据被终止进程标识符，从 PCB 集中检索出进程 PCB，读出该进程状 ）根据被终止进程标识符， ， 态。 （2）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，置调度标志真，指 ）若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，置调度标志真， 示该进程被 终止后重新调度。 终止后重新调度。 （3）若该进程还有子进程，应将所有子孙进程终止，以防它们成为不可控进程。 ）若该进程还有子进程，应将所有子孙进程终止，以防它们成为不可控进程。 （4）将被终止进程拥有的全部资源，归还给父进程，或归还给系统。 ）将被终止进程拥有的全部资源，归还给父进程，或归还给系统。 从所在队列或列表中移出 等待其它程序搜集信息。 列或列表中移出， （5）将被终止进程 PCB 从所在队列或列表中移出，等待其它程序搜集信息。 ）
15．试说明引起进程阻塞戒被唤醒的主要事件是什么？ ．试说明引起进程阻塞戒被唤醒的主要事件是什么？ 请求系统服务； 启动某种操作； 新数据尚未到达； 答：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. 作可做
16．进程在运行时存在哪两种形式的制约？并丼例说明之。 ．进程在运行时存在哪两种形式的制约？并丼例说明之。 答： 提出打印请求， （1）间接相互制约关系。举例：有两进程 A 和 B，如果 A 提出打印请求， ）间接相互制约关系。举例： ， 系统已把唯一的 只能阻塞； 释放打印机， A 一台打印机分配给了进程 B， ， 则进程 A 只能阻塞； 一旦 B 释放打印机， 才 由阻塞改为就 绪。 通过单缓冲向进程 （2）直接相互制约关系。举例：有输入进程 A 通过单缓冲向进程 B 提供数 ）直接相互制约关系。举例： 当缓冲空时， 据。当缓冲空时， 计算进程因不能获得所需数据而阻塞， 把数据输入缓冲区后， 计算进程因不能获得所需数据而阻塞， 当进程 A 把数据输入缓冲区后， 便唤醒 进程 B；反 ； 当缓冲区已满时， 因没有缓冲区放数据而阻塞， 之，当缓冲区已满时，进程 A 因没有缓冲区放数据而阻塞，进程 B 将缓冲区 数据取走后便唤醒 A。 。
17．为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入区”代码？而在退出前又要 ．为什么进程在进入临界区之前应先执行“进入区”代码？ 执行“退出区”代码？ 执行“退出区”代码？ 为了实现多个进程对临界资源的互斥访问， 答：
为了实现多个进程对临界资源的互斥访问，必须在临界区前面增加一段用 于检查欲访问的临界资源是否正被访问的代码，如果未被访问， 于检查欲访问的临界资源是否正被访问的代码，如果未被访问，该进程便可进 入临界区对资源进行访问，并设置正被访问标志，如果正被访问，则本进程不 入临界区对资源进行访问，并设置正被访问标志，如果正被访问，则本进程不 计算机操作系统第三版答案 7 / 47 能进入临界区，实现这一功能的代码为\在退出临界区后，必须执行\退出区 退出区\能进入临界区，实现这一功能的代码为 在退出临界区后，必须执行 退出区 代码，用于恢复未被访问标志，使其它进程能再访问此临界资源。 代码，用于恢复未被访问标志，使其它进程能再访问此临界资源。
18. 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？ 同步机构应遵循哪些基本准则？为什么？ 同步机构应遵循的基本准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、 答：同步机构应遵循的基本准则是：空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等 待原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。 待原因：为实现进程互斥进入自己的临界区。
19. 试从物理概念上说明记录型信号量 wait 和 signal。 。 表示目前系统中这类资源还有可用的。 答：wait(S)：当 S.value>0 时，表示目前系统中这类资源还有可用的。执行一 ： 操作，意味着进程请求一个单位的该类资源 资源， 次 wait 操作，意味着进程请求一个单位的该类资源，使系统中可供分配的该 类资源减少一个， ； 类资源减少一个，因此描述为 S.value:=S.value-1；当 S.value<0 时，表示该类资 源已分配完毕， 原语自我阻塞，放弃处理机， 源已分配完毕，进程应调用 block 原语自我阻塞，放弃处理机，并插入到信号量 链表 S.L 中。 signal(S)：执行一次 signal 操作，意味着释放一个单位的可用资源，使系统中可 操作，意味着释放一个单位的可用资源， ： 供分配的该类资源数增加一个， 操作。 供分配的该类资源数增加一个，故执行
S.value:=S.value+1 操作。若加 1 后 S.value≤0，则表示在该信号量链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞，因此应 ≤ ，则表示在该信号量链表中，仍有等待该资源的进程被阻塞， 原语， 链表中的第一个等待进程唤醒 的第一个等待进程唤醒。 调用 wakeup 原语，将 S.L 链表中的第一个等待进程唤醒。
20．你认为整型信号量机制是否完全遵循了同步机构的四条准则？ ．你认为整型信号量机制是否完全遵循了同步机构的四条准则？ 整型信号量机制不完全遵循同步机制的四条准则，它不满足“让权等待” 答：整型信号量机制不完全遵循同步机制的四条准则，它不满足“让权等待” 准则。 准则。
21．如何利用信号量机制来实现多个进程对临界资源的互斥访问？并丼例说明 ．如何利用信号量机制来实现多个进程对临界资源的互斥访问？ 之。 为使多个进程互斥访问某临界资源， 答： 为使多个进程互斥访问某临界资源， 只需为该资源设置一互斥信号量 mutex， ， 并设其 初 值 为 1 ， 然 后 将 各 进 程 访 问 该 资 源 的 临 界 区 CS 置 于 wait(mutex) 和 signal(mutex)操作 操作 之间即可。这样，每个欲访问该临界资源的进程在进入临界区之前， 之间即可。这样，每个欲访问该临界资源的进程在进入临界区之前，都要先对 mutex 执行 wait 操作，若该资源此刻未被访问，本次 wait 操作必然成功，进
程便可进入 操作，若该资源此刻未被访问， 操作必然成功， 自己的临界区， 自己的临界区， 这时若再有其他进程也欲进入自己的临界区， 这时若再有其他进程也欲进入自己的临界区，此时由于对 mutex 执行 wait 操 作定会失败， 作定会失败， 因而该进程阻塞，从而保证了该临界资源能被互斥访问。 因而该进程阻塞，从而保证了该临界资源能被互斥访问。当访问临界资源的进 程退出临界区 操作，释放该临界资源。 后，应对 mutex 执行 signal 操作，释放该临界资源。利用信号量实现进程互斥 的进程描述 如下： 如下： Var mutex: semaphore:=1； ； begin parbegin process 1: begin repeat wait(mutex)； ； critical section signal(mutex)； ； remainder seetion 计算机操作系统第三版答案 8 / 47 until false； ； end process 2: begin repeat wait(mutex)； ； critical section signal(mutex)； ； remainder section until false； ； end parend
22．试写出相应的程序来描述图 2-17 所示的前驱图。 ． 所示的前驱图。 （a） 答： ）Var a, b, c, d, e, f, g, h; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0; （ begin parbegin begin S1; signal(a); signal(b); end; begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(e); end; begin wait(c); S4; signal(f); end; begin wait(d); S5; signal(g); end; begin wait(e); S6; signal(h); end; begin wait(f); wait(g); wait(h); S7; end; parend end （b）Var a, b, c, d, e, f, g, h,i,j; semaphore:= 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,0,0, 0; ） begin parbegin begin S1; signal(a); signal(b); end; begin wait(a); S2; signal(c); signal(d); end; begin wait(b); S3; signal(e); signal(f); end; begin wait(c); S4; signal(g); end; begin wait(d); S5; signal(h); end; begin wait(e); S6; signal(i); end; begin wait(f); S7; signal(j); end; begin wait(g);wait(h); wait(i); wait(j); S8; end; parend end
23．在生产者消费者问题中，如果缺少了 signal(full)戒 signal(empty),对执行结 ．在生产者消费者问题中， 戒 对执行结 果有何影 响？
答：如果缺少 signal(full)，那么表明从第一个生产者进程开始就没有改变信号量 ， full 值， 即使缓冲池产品已满， 即使缓冲池产品已满， full 值还是 0， 但 ， 这样消费者进程执行 wait(full) 计算机操作系统第三版答案 9 / 47 时认为缓冲池是空而取不到产品，消费者进程一直处于等待状态。 时认为缓冲池是空而取不到产品，消费者进程一直处于等待状态。 如果缺少
signal(empty)，在生产者进程向 n 个缓冲区投满产品后消费者进程才 ， 开始从中取产品， 开始从中取产品 ， 这时 empty=0，full=n，那么每当消费者进程取走一个产品 ， ， empty 值并不改变，直到缓冲池取空了，empty 值也是 0，即使目前缓冲池 值并不改变，直到缓冲池取空了， ， 个空缓冲区， 再往缓冲池中投放产品也会因为申请不到 有 n 个空缓冲区，生产者进程要想 再往缓冲池中投放产品也会因为申请不到 空缓冲区被阻塞。 空缓冲区被阻塞。
24．在生产消费者问题中，如果将两个 wait 操作卲 wait(full)和
wait(mutex) ．在生产消费者问题中， 和 互换位置， 互换位置，戒者将
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