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时间:2018-08-07
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1、第2章进程管理2.1典型例题解析【例1】试比较进程与程序的异同。(哈尔滨工业大学2000年研究生考题)答:进程和程序是紧密相关而又完全不同的概念。(1)每个进程实体中包含了程序段、数据段这两个部分,因此说进程和程序是紧密相关的。但从结构上看,进程实体中除了程序段和数据段外,还必须包含一个数据结构,即进程控制块PCB。(2)进程是程序的一次执行过程,因此是动态的;动态性还表现在进程由创建产生、由调度而执行、由撤销而消亡,即它具有一定的生命周期。而程序则只是一组指令的有序集合,并可永久地存放在某种介质上,其本身不具
2、有动态的含义,因此是静态的。(3)多个进程实体可同时存放在内存中并发执行,其实这正是引入进程的目的。而程序的并发执行具有不可再现性,因此程序不能正确地并发执行。(4)进程是一个能够独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。而因程序不具有PCB,所以它是不可能在多道程序环境下独立运行的。(5)进程和程序不一一对应。同一个程序的多次运行,将形成多个不同的进程;同一个程序的一次执行也可以产生多个进程;而一个进程也可以执行多个程序。【例2】什么是进程控制块?它有什么作用?答:进程控制块PCB是一个记录进程属性信息
3、的数据结构,是进程实体的一部分,是操作系统中最重要的数据结构。当操作系统要调度某进程执行时,需要从该进程的PCB中查询其现行状态和优先级调度参数;在调度到某进程后,要根据其PCB中保存的处理机状态信息去设置和恢复进程运行的现场,并根据其PCB中的程序和数据的内存地址来找到其程序和数据;进程在执行过程中,当需要与其它进程通信时,也要访问其PCB;当进程因某种原因而暂停执行时,又需要将断点的现场信息保存在其PCB中。系统在建立进程的同时就建立了该进程的PCB,在撤销一个进程时也就撤销其PCB。由此可知,操作系统根据
4、PCB来对并发执行的进程进行控制和管理,PCB是进程存在的惟一标志。【例3】什么是原语?答:原语是由若干条机器指令构成的一段程序,用以完成特定的功能。这段程序在执行期间不可分割。也就是说,原语的执行不能被中断,所以原语操作具有原子性。【例4】进程和线程的主要区别是什么?(西北工业大学1999年研究生考题)答:从调度、并发性、系统开销、拥有资源等方面来比较线程和进程:⑴调度。无线程概念的操作系统中,独立调度、分派的基本单位是进程。而在引入线程的操作系统中,则把线程作为调度和分派的基本单位,而进程是资源的拥有者。同
5、一进程中的线程之间切换,不会引起进程切换而不通进程的线程之间切换,会引起进程切换。⑵并发性。在引入线程的操作系统中,不仅进程之间可以并发执行,而且在一个进程中的多个线程之间亦可并发执行,因而使操作系统具有更好的并发性,从而能更有效地使用系统资源和提高系统吞吐量。⑶拥有资源。不论是无线程概念的操作系统,还是设有线程的操作系统,进程都是拥有资源的一个独立单位,它可以拥有自己的资源。一般地说,线程自己不拥有系统资源(也有一点必不可少的资源),但它可以访问其隶属进程的资源。⑷系统开销。由于在创建、撤销或切换进程时,系统
6、都要为之分配或回收资源,保存CPU现场。因此,操作系统所付出的开销将显著地大于在创建、撤销或切换线程时的开销。【例5】a,b两点之间是一段东西向的单行车道,现要设计一个自动管理系统,管理规则如下:当ab之间有车辆在行驶时同方向的车可以同时驶入ab段,但另一方向的车必须在ab段外等待;当ab之间无车辆在行驶时,到达a点(或b点)的车辆可以进入ab段,但不能从a点和b点同时驶入,当某方向在ab段行驶的车辆驶出了ab段且暂无车辆进入ab段时,应让另一方向等待的车辆进入ab段行驶。请用信号量为工具,对ab段实现正确管理
7、以保证行驶安全。解析:读者-写着问题的变形。我们设置3个信号量S1、S2和Sab,分别用于从a点进入的车互斥访问共享变量ab(用于记录当前ab段上由a点进入的车辆的数量),从b点进入的车互斥访问共享变量ba(用于记录当前ab段上由b点进入的车辆的数量)和a、b点的车辆互斥进入ab段。3个信号量的初值分别为1、1和1,两个共享变量ab和ba的初值分别为0、0。SemaphoreS1=1,S2=1,Sab=1;intab=ba=0;voidPab(){while(1){wait(S1);if(ab==0)wait(
8、Sab);ab=ab+1;signal(S1);车辆从a点驶向b点;wait(S1);ab=ab-1;if(ab==0)signal(Sab);signal(S1);}}voidPba(){while(1){wait(S2);if(ba==0)wait(Sab);ba=ba+1;signal(S2);车辆从b点驶向a点;wait(S2);ba=ba-1;if(ba==0)signal(
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