第三次作业参考答案(20220215230225)

1、2.1比拟程序的顺序执行和并发执行答:程序顺序执行程序并发执行顺序性：处理机的操作严格按照程序 所规定的顺序执行间断性：共享系统资源，程序之间形 成了相互制约的关系封闭性：程序一旦开始执行，执行结 果不受外界因素影响失去封闭性：多个程序共享系统中的 各种资源，这些资源的状态将由多个 程序来改变，致使程序失去封闭性。可再现性：只要程序执行时的环境和 初始条件相同，都将获得相同的结 果。不可再现性：程序失去封闭性，计算 结果与并发程序执行速度有关。程序 经过屡次执行后，虽然他们执行时的 环境和初始条件相同，但是结果却不 相同。2.2比拟程序和进程答：1进程是一个动态的概念，而程序那么是一个静态的概

2、念。程序是指令的有序集合，没有任何 执行含义，而进程那么强调执行过程，它动态地被创立，并被调度执行后消亡。2进程具有并行特征，而程序没有。进程具有并行特征的两个方面，即独立性和异步性。也 就是说，在不考虑资源共享的情况下，各进程的执行是独立的，它们之间不存在逻辑上的制约 关系，各进程的是异步的。由于程序不反映执行过程，所以不具有并行特征。3进程是系统中独立存在的实体，是竞争资源的根本单位。进程对应特殊的描述结构并有申请、使用、释放资源的资格。由于系统中存在多个进程，系统资源的有限性必然导致多 个进程对资源的共享和竞争，从而使进程的并行性受到系统的制约。4进程的存在必然需要程序的存在，但进程和程

3、序不是一一对应的。由于进程是程序 的执行过程，所以程序是进程的一个组成局部。处于静止状态的程序并不对应于任何进程。当程序被处理机执行时，它一定属于某一个或者多个进程。属于进程的程序可以是一个，也可 以是多个。不同的进程可以包含同一个程序，只要该程序所对应的数据集不同。2.3试对进程的状态及状态转换进行总结，注意状态转换的物理含义及转化条件片已完而被暂停执行时，该进程便由执行状态又回复到就绪状态；如果因发生某事件而使 进程的执行受阻，使之无法继续执行，该进程将由执行状态转变为阻塞状态。引入挂起状 态后，又增加了从挂起状态到非挂起状态之间的转换，当进程处于未被挂起的就绪状态时， 用挂起原语Susp

4、end将该进程挂起后，该进程便转变成为静止就绪状态，此时进程不再被 调度执行。当进程处于未被挂起的阻塞状态时，用Suspe nd原语将它挂起后，进程便转变为静止阻塞状态，处于该状态的进程在其所期待的事件出现后，将从静止阻塞状态变成静 止就绪。处于活动就绪状态的进程，假设用激活原语Active激活后，该进程将转变为挂起就绪状态。处于活动阻塞状态的进程，假设用激活原语Active激活后，将转变为阻塞挂起状态。2.4试举例说明引起进程创立、撤消、阻塞或被唤醒的主要事件分别有哪些？ 答：引起进程创立，如用户登录；作业调度；提供效劳；应用请求。进程撤销，当一个进程到达了自然结束点，或时出现了无法克服的错

5、误，或是被操作 系统所中介，或是被其他有终止权的进程所终结，都会引起进程撤销。进程阻塞，请求系统效劳，不能立即满足；启动某种操作，且必须在该操作完成之后才能 继续执行；新数据尚未到达，相互合作进程的一方需首先获得另一进程数据才能继续；无新工作可做，特定功能系统进程当完成任务且暂无任务。进程被唤醒，系统效劳满足；操作完成；数据到达；新任务出现。2.5试根据你自己的理解，采用类 C语言设计和描述操作系统关于进程控制块的数据结 构、组织方式及管理机制。在此根底上，给出进程的创立、终止、阻塞、唤醒、挂起 与激活等函数原型及函数代码。注意，对于过于复杂的功能或你无法解决的细节可采 用指定功能的函数模块如

6、处理机调度scheduler。来替代。答：进程控制块的数据结构：Struct task_struct long state; /* 任务的运行状态 -1 不可运行， 0 可运行 就绪 ， >0 已停止 */long counter;/* 运行时间片计数器 递减 */long priority;/* 优先级 */long signal;/* 信号 */struct sigaction sigaction32;/* 信号执行属性结构，对应信号将要执行的操作和标志信息 */ long blocked; /* bitmap of masked signals */* various fields

7、 */int exit_code;/* 任务执行停止的退出码 */unsigned long start_code,end_code,end_data,brk,start_stack; /* 代码段地址 代码长度字节 数代码长度 + 数据长度字节数总长度 堆栈段地址 */long pid,father,pgrp,session,leader;/* 进程标识号 进程号 父进程号 父进程组号 会话号 会 话首领 */unsigned short uid,euid,suid; /* 用户标识号用户 id 有效用户 id 保存的用户 id*/unsigned short gid,egid,sgid ;

8、 /* 组标识号组 id 有效组 id 保存的组 id*/ long alarm;/* 报警定时值 */long utime,stime,cutime,cstime,start_time;/* 用户态运行时间 内核态运行时间 子进程用户态 运行时间子进程内核态运行时间 进程开始运行时刻 */ unsigned short used_math;/* 标志：是否使用协处理器 */ /* file system info */int tty; /* -1 if no tty, so it must be signed */ unsigned short umask;/* 文件创立属性屏蔽位 */ s

9、truct m_inode * pwd;/* 当前工作目录 i 节点结构 */struct mnode * root;/* 根目录i节点结构*/struct mnode * executable;/* 执行文件 i节点结构 */un sig ned long close_on_exec;/*执行时关闭文件句柄位图标志*/struct file * filpNR_OPEN;/* 进程使用的文件表结构 */* ldt for this task 0 - zero 1 - cs 2 - ds&ss */struct desc_struct ldt3;/*本任务的局部描述符表。0-空，1-代码

10、段cs, 2-数据和堆栈段ds&ss*/* tss for this task */Struct tss_struct tss;/* 本进程的任务状态段信息结构 */;组织方式：链接方式执行指针执行指针阻塞段列指ft阻塞臥列指针空闲乩列指针空闲戎列指针图2 PQB链接队列示意图Typedef struct LNode ElemType data;/存储pcb块的数据信息struct Lnode *next; / 指针域LNode, * Lin kList;结构指针链表查找方式：Status GetElem_L(LinkList L, int i, ElemType &e) L是

11、带头结点的链表的头指针，以e返回第i个元素p = L-> next; j = 1; / p指向第一个结点，j为计数器 while (p && j<i) p = p->n ext; +j; 顺指针向后查找，直到p指向第i个元素或p为空if ( !p | j>i )return ERROR; II第i个元素不存在e = p->data;II取得第i个元素return OK; II GetElem_L 算法复杂度为：O(ListLe ngth(L)索引方式系统建立几张索引表。每个索引表的表目中，记录具有相应状态的某个PCB在PCB表中的地址。当指针查找索

12、引表，找出 PCB的地址，再通过指针找对应该地址的PCB块。平均查找长度：=(n/s+ s)/2+1n为表的长度s为表中的记录个数进程管理机制：用户使用应用程序，应用程序要访问系统调用接口，产生中断，而系统调用接口需要查询 中断向量表，cpu根据 中断向量号跳转到所需的效劳中，即系统调用效劳程序。系统效劳 程序会调用内核函数create,term in ate,block,wakeup,suspe nd,activQ进程的创立与终止：创立：Bool fret=Bool CreateProcess(LPCTSTR lpApplivatio nName,/全部或局部地指明包括可执行代码的EXE文件

13、的文件名LPCTSTR lpApplivatio nName,向可执行文件发送的参数LPCTSTR lpApplivatio nName, /返回进程句柄的平安属性.主要指明这一句柄是否应该由其 他子进程所继承LPSECURIITY_ATTRIBUTES IpThreadAttributes,返回进程的主线程的句柄的平安属性 BOOL bln heritHa ndle,一种标志，告诉系统允许新进程继承创立者进程的句柄DWORD dwCreationFlage, /特殊的创立标志 (如 CREATE_SUSPENDE的位标记LPVOID lpE nviro nment, /向新进程发送的一套环境

14、变量；如为n ull值那么发送调用者环境LPCTSTR lpCurre ntDirectory, /新进程的启动目录STARTUPINFO lpStartupI nfo, /STARTUPINF结构，包括新进程的输入和输出配置的详情LPPROCESS_INFORMATIOlNpProcessInformation / 调用的结果块；发送新应用程序的进程 和主线程的句柄和 ID);终止：If (m_hPro)/如果句柄合法if(!TerminateProcess(m_hPro,0)/ 根据句柄，终止刚刚创立的进程AfxMessageBox( 关“闭进程出现错误！ );Exit 0 else Af

15、xMessageBox("Termi nateProces成功");原语：被创立进程的外部标识符 n、初始CPU状态SO,进程优先数K0、初始内存M0以及所需资源的清单R0等、某进程运行的中间结果 acco创立：从PCB集合种索取一个空白PCB,并获得该PCB的内部标识符i ;然后，把调用者提供的参数，以及从执行过程EP中获得的调用者内部标识j，填入该PCB,设置记帐数据,置新进程为 “静止就绪 状态；最后，把此PCB分别插入就绪队列RQ和进程家族中。Procedure Create(n,SO,kO,MO,RO,acc)begini:=get Internal Name(n

16、);/ 获得内部名i.id:=n;/填外部名i.Priority:=kO; / 填优先表i.cpu state:=S0;填 cpu 初始状态i.mainstore:=MO; / 填写主存区域 i.resource:=RO;/填写资源清单i.status:='Readys' /填写进程状态 j:=EP;/获/ 取调用者内部标识i.Parent:=j;/填入i进程的父进程ji. progeny:=null;/i 的家庭指针为空geny:=i;/把i填入其父进程pcb中的家庭指针处i.state:=RQ;i所在状态队列首指针Insert(RQ,i);把i进程插入RQ队尾co

17、ntinue;end终止：Procedure destroy(n) BeginSched:=false;i:=getinternal name(n);/ 获取 n 进程的内部名kill(i);if sched then scheduler else continue;假设Schde为真，那么转调度程序，否那么继续endprocedure kill(i)beginif i.stata(i)= executing thenbegin stop(i);sched:=true end;remove (i.stata,i);/将被撤消进程从所指示的队列中除去for all S ge ny do

18、 kill(s);for all r (i.main store Ui.resources) doif owned(r) then insert (r.semaphore,r.date);/ 属于父进程的资源归还且插入父进程资源清单 for all created resources(i) do remove descriptor (R);/ 撤消自己的资源清单归还系统 remove process control block (i);end阻塞：Procedure block阻塞执行进程中的某个进程EP的进程号iBegini:=EP;从执行进程EF获得调用者内部标识符Stop(i);i.st

19、atus:= blockda ； i.stata=WQI(阻塞队列指针insert(WQ(r),i); / 把i插入 WQ队尾scheduler/转调度程序唤醒：Procedure wakeup(n)Begini :=getinternal name(n);remove (WQ(r),i);/把i进程从等待r而受阻塞队列中摘除i.status:= reac置i进程为就绪"状态i.sdata:=RQ;把i进程插入到就绪队列insert(RQ,i);continueend挂起：Procedure suspend(n,a)Begini:=getinternal name(n);s:=i.s

20、tatus;if s= executing then stop(i);a:=copy PCB(i);i.status:=if s= blockeda then “blockeds else readys;if s= executing endthen scheduler else con ti nue;激活：Procedure active (n)Begi ni:=get in ter nal n ame (n)i.status:=if i.status= readys then“ readya else blockeda;if i.status= readys then sch当激活后的进程

21、处于“ ready状态针，将引起重新调度else con ti nueend2.1什么是临界区？引入临界区目的是什么？答：临界区：每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。目的：如果共享该临界资 源的每个进程能互斥的进入自己的临界区，就能保证对临界资源的互斥访问。2.2记录型信号量的物理意义。答：记录型信号量的初值表示系统中某类资源的数目，因而又被称为资源信号量。当值为正(n)时，表示当前n个临界资源可用，或者最多还可允许n进程进入该资源对应的临界区;当值为0时表示临界资源已经全部被占用；当值为负(-n)时其绝对值表示等待使用该资源的进程数。信号量整型和记录型不用原语能否实现进程互斥？各举一

22、反例说明 答：整型：不能。S=1process1:单独执行每个程序都是正确的，因为每个 程序都能实现一个进程进入临界区。但 是，当程序并发执行的时候P1: while s<=0 do no_op s=1 没进入循环P2: while s<=0 do no_op s=1 没进入循环P1: s=s-1s=6进入临界区P2: s=s-1s二进入临界区两个进程可能同时进入临界区begi nrepeatwhile s<=0 do no_ops=s-1N=N-1;访问临界资源s=s+1un til false;endprocess2: begi nrepeatwhile s<=0 do no_ops=s-1N=N+1;s