操作系统（孟庆昌）课后答案-第二章进程和线程

——第⼆章进程和线程1在操作系统中为什么要引⼊进程概念？他与程序的关系与差别是什么？进程概念：进程是⼀个可并发执⾏的具有独⽴功能的程序关于某个数据集合的⼀次执⾏过程，也是操作系统进⾏资源分配和调度的独⽴单位。进程特征：动态性、并发性、调度性、异步性、结构性引⼊原因：在多道程序环境下，程序的并发执⾏代替了程序的顺序执⾏，资源共享和竞争⼜导致并发程序之间的相互制约性，使得系统中运⾏的程序是处于⾛⾛停停的状态之中，当⼀个程序获得处理机后向前推进，当它需要某种资源⽽未得到时只好停下来，以后得到所申请资源时再继续前进。由于⽤程序这个静态概念已经不能如实反映程序并发执⾏过程中的特征，所以引⼊进程这⼀概念来描述程序动态执⾏过程的性质。1.1进程与程序的联系⼀个程序可以由多个进程共⽤，⼀个进程可以执⾏多个程序，进程存在的意义就是执⾏程序，进程可以看成程序在并发过程中的执⾏过程1.2进程与程序的差别1.进程是动态的概念，程序是静态的概念；程序是指令代码的有序组合，进程是程序的执⾏过程，由程序、数据和进程控制块组成。2.进程是暂时的，程序是永久的。3.进程可以作为⼀个独⽴运⾏的单位，能与其他进程并发执⾏；程序不能在多道程序环境下独⽴运⾏。4.⼀个程序可以由多个进程共⽤，⼀个进程可以执⾏多个程序2PCB的作⽤是什么？它是怎样描述进程的动态性质的？概念及作⽤：PCB是进程控制快，它是进程组成中最关键的部分，包含进程的描述信息和控制信息，如进程名、进程状态信息、调度优先级、通信信息、资源需求等。是操作系统感知进程的存在，以及管理和控制进程执⾏的唯⼀依据。如何描述：PCB中有表明进程状态的信息：该进程的状态是运⾏态、就绪态还是阻塞态，利⽤状态信息来描述进程的动态性质。3进程的基本状态有哪⼏种？⼀个进程在它的⽣命期中⾄少应有如下三种基本状态：就绪、运⾏和阻塞。5PCB表的组织⽅式有哪⼏种？1.线性表⽅式：不论进程的状态如何，将所有的PCB连续地存放在内存的系统区。这种⽅式适⽤于系统中进程数⽬不多的情况。2.索引表⽅式：该⽅式是线性表⽅式的改进，系统按照进程的状态分别建⽴就绪索引表、阻塞索引表等。3.链接表⽅式：系统按照进程的状态将进程的PCB组成队列，从⽽形成就绪队列、阻塞队列、运⾏队列等6什么是进程的互斥和同步互斥：逻辑上⽆关的两个或多个进程由于争⽤同⼀资源⽽发⽣的彼此制约的关系。同步：逻辑上相关的两个或多个进程为了完成⼀项任务，通过协调活动来使⽤同⼀资源⽽产⽣的执⾏次序的约束关系。7什么是临界区和临界资源？进程进⼊临界区的调度原则是什么？临界资源：⼀次仅允许⼀个进程使⽤的共享资源。临界区：在每个进程中访问临界资源的那段程序。调度原则：1.单个⼊区2.独⾃占⽤3.尽快退出4.落败让权8是否所有共享资源都是临界资源？否，因为不是所有共享资源都⼀次只允许⼀个进程使⽤。9什么是原语操作？什么是计数信号量？PV操作原语定义原语是由若⼲条机器指令构成的，为特定功能编制的程序段。原语和机器指令类似，它在执⾏过程中不允许被中断，是⼀个不可分割的基本单位，原语操作⼜称原⼦操作，即⼀个操作中的所有动作要么全做要么全不做，不允许被中断。计数信号量：计数信号量⼜称结构性信号量，其中⼀个成员是整形变量，表⽰该信号量的值；另⼀个是指向PCB的指针。当多个进程都在等待同⼀信号量时，他们就排成⼀个队列，由信号量指针作为该队列队⾸，队列间通过PCB本⾝的指针项进⾏连接。P操作：若S>0，S-1,程序继续执⾏，否则等待；V操作：S+1⼀般是P操作、临界区、V操作；信号量代表允许剩余允许访问临界资源的进程数，P操作需要先判断是否有访问名额，若有则访问，信号量减⼀；若没有则等待；访问完通过V操作将信号量加⼀，释放临界区。10系统中只有⼀个打印机，三个⼈都要⽤，怎么办？设信号量S初始值为1；三个⼈代表三个进程，是互斥关系。进程（A/B/C）P操作打印V操作。11什么是线程他与进程有什么关系进程是资源分配和调度运⾏的单位，但是进程的切换代价太⼤，因此引⼊线程，进程只作为资源拥有者，线程作为调度拥有者。线程是进程中实施调度的基本单位。⼀个进程可以拥有多个线程，⾄少⼀个。⼀个线程只能在⼀个进程的地址空间活动；同⼀进程的所有线程共享该进程的所有资源。12实现线程主要有哪两种⽅式？⽤户级线程只存在于⽤户层，它的管理都在⼀个进程的⽤户地址空间中进⾏，⽤户级线程的切换也仍在⽤户态下运⾏，不需要转换到核⼼态，这就节省了系统从核⼼态到⽤户态或从⽤户态到核⼼态转换的时间和空间的开销。同⼀进程中多个线程不能真正并⾏。内核级线程管理的所有⼯作都是由内核来完成的，同⼀进程内多个线程可以并⾏执⾏，即如果进程中的⼀个线程被阻塞，内核可以调度同⼀个进程中的另⼀个就绪线程执⾏。在多处理机环境中