操作系统02 进程线程与作业
操作系统第二版第二章课后习题答案
第二章进程和线程作业答案1，2，4，6，7，10，11，12，14, 211.在操作系统中为什么要引入进程概念它与程序的差别和关系是怎样的答：由于多道程序的并发执行时共享系统资源，共同决定这些资源的状态，因此系统中各程序在执行过程中就出现了相互制约的新关系，程序的执行出现“走走停停”的新状态。
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这些特征。
为此，人们引入“进程（Process）”这一概念来描述程序动态执行过程的性质。
进程和程序是两个完全不同的概念。
进程与程序的主要区别：进程和程序之间存在密切的关系：进程的功能是通过程序的运行得以实现的，进程活动的主体是程序，进程不能脱离开具体程序而独立存在。
2.PCB的作用是什么它是怎样描述进程的动态性质的答：PCB是进程组成中最关键的部分。
每个进程有惟一的进程控制块；操作系统根据PCB对进程实施控制和管理，进程的动态、并发特征是利用PCB表现出来的；PCB是进程存在的唯一标志。
PCB中有表明进程状态的信息，该进程的状态包括运行态、就绪态和阻塞态，它利用状态信息来描述进程的动态性质。
4. 用如图2-26所示的进程状态转换图能够说明有关处理机的大量内容。
试回答：①什么事件引起每次显着的状态变迁②下述状态变迁因果关系能否发生为什么（A）2→1 （B）3→2 （C）4→1答：（1）就绪→运行：CPU空闲，就绪态进程被调度程序选中运行→阻塞：运行态进程因某种条件未满足而放弃CPU的占用。
阻塞→就绪：阻塞态进程所等待的事件发生了。
运行→就绪：正在运行的进程用完了本次分配给它的时间片（2）下述状态变迁（A）2→1，可以。
运行进程用完了本次分配给它的时间片，让出CPU，从就绪队列中选一个进程投入运行。
（B）3→2，不可以。
任何时候一个进程只能处于一种状态，它既然由运行态变为阻塞态，就不能再变为就绪态。
（C）4→1，可以。
某一阻塞态进程等到的事件出现了，而且此时就绪队列为空，该进程进入就绪队列后马上又被调度运行。
作业、进程、线程
作业、进程、线程1. 基本概念作业：⽤户在⼀次解决或是⼀个事务处理过程中要求计算机系统所做的⼯作的集合，它包括⽤户程序、所需要的数据集控制命令等。
作业是由⼀系列有序的步骤组成的。
作业的完成要经过作业提交、作业收容、作业执⾏和作业完成4个阶段。
在执⾏⼀个作业可能会运⾏多个不同的进程。
进程：程序在⼀个数据集上的⼀次运⾏过程。
是操作系统资源分配的基本单位。
在Windows下,进程⼜被细化为线程,也就是⼀个进程下有多个能独⽴运⾏的更⼩的单位. 进程还拥有⼀个私有的虚拟地址空间，该空间仅能被它所包含的线程访问。
线程：是进程中的⼀个实体，是被操作系统独⽴调度和执⾏的基本单位。
⼀个进程包含⼀个或多个线程。
线程只能归属于⼀个进程并且它只能访问该进程所拥有的资源。
当操作系统创建⼀个进程后，该进程会⾃动申请⼀个名为主线程或⾸要线程的线程。
主线程将执⾏运⾏时宿主, ⽽运⾏时宿主会负责载⼊CLR。
简单总结：作业是向计算机提交任务的任务实体，⽽进程是执⾏实体，是资源分配的基本单位，线程是处理机调度的基本单位。
2. 进程2.1 进程的概念主要有两点：第⼀，进程是⼀个实体。
每⼀个进程都有它⾃⼰的地址空间，⼀般情况下，包括⽂本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。
⽂本区域存储处理器执⾏的代码；数据区域存储变量和进程执⾏期间使⽤的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调⽤的指令和本地变量。
第⼆，进程是⼀个“执⾏中的程序”。
程序是⼀个没有⽣命的实体，只有处理器赋予程序⽣命时，它才能成为⼀个活动的实体，我们称其为进程。
2.2 进程特征 动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的⼀次执⾏过程，进程是动态产⽣，动态消亡的。
并发性：任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏ 独⽴性：进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独⽴单位； 异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执⾏的间断性，即进程按各⾃独⽴的、不可预知的速度向前推进 结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。
操作系统 第二章作业本(含答案)
第二章作业第一次作业：1.进程有哪三种基本状态？进程在三种基本状态之间转换的典型原因是什么？答：三种基本状态：就绪状态、执行状态、阻塞状态。
（1）就绪状态→执行状态：进程分配到CPU资源（进程调度）；（2）执行状态→就绪状态：时间片用完（3）执行状态→阻塞状态：I/O请求（4）阻塞状态→就绪状态：I/O完成2.在Linux系统中运行下面程序，最多可产生多少个进程？画出进程家族树。
main(){fork();fork();fork();}答：最多可以产生7个进程。
其家族树为：3.试从动态性、并发性和独立性上比较进程和程序。
答：1)动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，并存放于某种介质上，其本身并不具有运动的含义，因而是静态的；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为了使其程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身（没有建立PCB）是不能并发执行的；3)独立性是指进程实体是一个能独立运行、独立分配资源和独立接受调度的基本单位。
凡未建立PCB的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。
4.分析下列代码的功能：答：sleep_on实现进程的睡眠过程；wake_up实现进程的唤醒过程。
第二次作业：1.同步机制应该遵循哪些基本准则？你认为整型信号量机制遵循了同步机制的哪些基本准则？答：同步机制应遵循四个基本准则：a. 空闲让进：当无进程处于临界区时，应允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区，以有效地利用临界资源。
b. 忙则等待：当已有进程进入临界区时，其它试图进入临界区的进程必须等待，以保证对临界资源的互斥访问。
c. 有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证在有限时间内能进入自己的临界区，以免陷入“死等”状态。
d. 让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应立即释放处理机，以免进程陷入“忙等”状态。
电大计算机本科《操作系统》作业2及答案
《操作系统》课程作业（二）姓名班级学号一、选择题（选择一个正确答案的代码填入括号中）1.顺序程序和并发程序的执行相比，（）。
A．基本相同B．有点不同C．并发程序执行总体上执行时间快D．顺序程序执行总体上执行时间快2.在单一处理机上，将执行时间有重叠的几个程序称为（）。
A．顺序程序B．多道程序C．并发程序D．并行程序3.在单CPU的系统中，若干程序的并发执行是由（）实现的。
A．用户B．程序自身C．进程D．编译程序4.进程与程序之间有密切联系，但又是不同的概念。
二者的一个本质区别是（）。
5.C6.7.A．动态性B．并发性C．调度性D．异步性8.在下列特性中，不是进程的特性的是（）。
A．异步性B．调度性C．操作性D．动态性9.某进程由于需要从磁盘上读入数据而处于阻塞状态。
当系统完成了所需的读盘操作后，此时该进程的状态将（）。
A．从就绪变为运行B．从运行变为就绪C．从运行变为阻塞D．从阻塞变为就绪10.一个进程被唤醒意味着（）。
A．该进程重新占有了CPUB．进程状态变为就绪C．它的优先权变为最大D．其PCB移至就绪队列的队首11.在单处理机系统中，处于运行状态的进程（）。
A．只有一个B．可以有多个C．不能被挂起D．必须在执行完后才能被撤下12.已经获得除（）以外的所有运行所需资源的进程处于就绪状态。
A．存储器B．打印机C．CPUD．磁盘空间13.进程从运行状态变为阻塞状态的原因是（）。
A．输入或输出事件发生B．时间片到C．输入或输出事件完成D．某个进程被唤醒14.为了描述进程的动态变化过程，采用了一个与进程相联系的（），根据它而感知进程的存在。
A．进程状态字B．进程优先数C．进程控制块D．进程起始地址15.进程在系统中存在的唯一标志是（）。
A．所运行的程序B．所运行的程序和数据C．进程队列D．进程控制块16.进程的动态、并发等特征是利用（）表现出来的。
A．程序B．数据C．程序和数据D．进程控制块17.进程间的基本关系为（）。
操作系统第二章作业答案
第二章作业1.操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程中的合作和协调，以及保证系统的安全，操作系统在进程管理方面要做哪些工作？答：为了从变化角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实的反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中不得不引入进程的概念。
为了防止操作系统及其关键的数据结构如：PCB等，受到用户程序破坏，将处理机分为核心态和用户态。
对进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制。
2.试描述当前正在运行的进程状态改变时，操作系统进行进程切换的步骤。
答：分为两种情况：（1）：运行状态就绪状态：根据进程的自身的情况插入到就绪队列的适当位置，系统收回处理及转入进程调度程序重新进行调度。
（2）：运行状态→阻塞状态：系统会调用进程调度程序重新选择一个进程投入运行。
3.现代操作系统一般都提供多任务的环境，是回答以下问题。
为支持多进程的并发执行，系统必须建立哪些关于进程的数据结构？答：系统必须建立PCB。
为支持进程的状态变迁，系统至少应该供哪些进程控制原语？答：阻塞、唤醒、挂起和激活原语。
当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？答：会根据状态的变迁发生相应的变化。
例如：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从阻塞队列摘下，投入到就绪队列中。
4.什么是进程控制块？从进程管理、中断处理、进程通信、文件管理、设备管理及存储管理的角度设计进程控制块应该包含的内容。
答：PCB：描述进程本身的特征、状态、调度信息以及对资源占有情况等的数据结构，是进程存在的唯一标识。
进程控制块所包含的内容：①进程信息描述；②CPU信息状态；③进程调度信息；④进程控制和资源占用信息。
5.假设系统就绪队列中有10个进程，这10个进程轮换执行，每隔300ms轮换一次，CPU在进程切换时所花费的时间是10ms，试问系统化在进程切换上的开销占系统整个时间的比例是多少？解：P=(10*10)/[(300+10)*10]=3.2%6.试述线程的特点及其与进程之间的关系。
电子科大02级操作系统试卷-有答案
0250-0252操作系统试卷A一、简答题（每题5分，共30分）1.什么是虚拟设备？2.What’s the differrence between a process and a program？3.What’s Hyper-Treading technology？4.死锁的必要条件是什么？5.为什么将文件控制块分成主部和次部两部分？6.若系统有同类资源m个，被n个进程共享，问：当m>n和m<=n时每个进程最多可以请求多少个这类资源，使系统一定不会发生死锁？为什么？二、填空题（每空1分，共10分）1.操作系统的两个重要特性是： (1) 和 (2) 。
2.只能在管态下执行的指令称为 (3) 。
处理机状态由目态转换为管态的唯一途径是 (4) ，管态到目态的转换可以通过修改 (5) 来实现。
3.进程在其生存期内可以处于如下三种基本状态之一：运行态、就绪态和等待态。
当一个就绪进程 (6) 时，其状态由就绪变为运行，当一个运行进程被抢占处理机时，其状态由运行变为 (7) ，当一个运行进程因某事件受阻时，其状态由运行变为 (8) ，当进程所等待的事件已经发生时，该进程状态由 (9) 变为就绪。
4.线程是进程内的一个相对独立的 (10)。
三、计算题（每题10分，共40分）1.设某计算机系统采用虚拟页式存储管理方法，进程的虚拟地址空间为64KB，页面尺寸为4KB。
假设当前进程的页表如右图所示（页表以二进制形式表示），请将虚拟地址8196和2050转换为物理地址。
2.设某计算机系统采用虚拟页式存储管理方法，内存中为该进程分配4个物理页架, 开始时内存页架为空,假设进程在一段时间内的页面访问序列如下:6,0,1,2,0,3,0,4,2,3,0,3,2,1,2,0,1,7,0,1，请画图表示采用以下页面淘汰算法时的缺页中断次数：（1）最佳页面淘汰算法（OPT）；（2）先进先出页面淘汰算法（FIFO）；（3）使用过最久的先淘汰(LRU)。
操作系统2进程（processes）和线程（threads）
• Windows: CreateProcess()
进程的创建 创建之后
• 一一个父父进程，一一个子子进程 • 两个进程各自自维护自自己己的地址空间（相互独立立） • 无无法共享可写的内存
• （有的系统共享可读内存，如程序的内容）
进程的终止止 触发终止止的条件
• Normal exit (voluntary). • exit(0), ExitProcess()
One program counter
Four program counters
A
Process switch
D
B
C
Process
C
A
B
C
D
B
A
D
Time
(a)
(b)
(c)
Figure 2-1. (a) Multiprogramming four programs. (b) Conceptual model of four independent, sequential processes. (c) Only one program is active at once.
Memory management Pointer to text segment info Pointer to data segment info Pointer to stack segment info
File management Root directory Working directory File descriptors User ID Group ID
线程
• 进程 • 每个进程控制着一一块独立立的地址空间 • 可不不可能有多个“进程”(线程)来控制同一一块地址空间？
操作系统习题2(含答案)
操作系统总复习及相关习题第一章引论名词解释1操作系统操作系统是管理和控制计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。
2管态当执行操作系统程序时，处理机所处的状态3目态当执行普通用户程序时，处理机所处的状态。
4多道程序设计在这种设计技术下，内存中能同时存放多道程序，在管理程序的控制下交替的执行。
这些作业共享CPU和系统中的其他资源。
5并发是指两个或多个活动在同一给定的时间间隔中进行。
它是宏观上的概念。
6并行是指两个或多个活动在同一时刻同时执行的情况。
7吞吐量在一段给定的时间内，计算机所能完成的总工作量。
8分时就是对时间的共享。
在分时系统中，分时主要是指若干并发程序对CPU时间的共享。
9实时表示“及时”或“既时”。
10系统调用是用户在程序中能以“函数调用”形式调用的、由操作系统提供的子功能的集合。
每一个子功能称作一条系统调用命令。
它是操作系统对外的接口，是用户级程序取得操作系统服务的唯一途径。
11特权指令指指令系统中这样一些指令，如启动设备指令、设置时钟指令、中断屏蔽指令和清内存指令，这些指令只能由操作系统使用。
12命令解释程序其主要功能是接收用户输入的命令，然后予以解释并且执行。
13脱机I/O是指输入/输出工作不受主机直接控制，而由卫星机专门负责完成I/O，主机专门完成快速计算任务，从而二者可以并行操作。
14联机I/O是指作业的输入、调入内存及结果输出都在cpu直接控制下进行。
15资源共享是指计算机系统中的资源被多个进程所功用。
例如，多个进程同时占用内存，从而对内存共享；它们并发执行时对cpu进行共享；各个进程在执行过程中提出对文件的读写请求，从而对磁盘进行共享等等。
简答题1什么是操作系统？它的主要功能是什么？答：操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，有效地组织多道程序运行的系统软件（或程序集合），是用户与计算机之间的接口。
操作系统填空、名词解释、简答题题库完整
填空题1.操作系统的特征是（并发）,（共享）和（异步性）还有（虚拟）.2.按照用户界面的使用环境和功能特征的不同,一般可以把操作系统分为三种基本类型,即:（批处理系统）,（分时系统）和实时系统.3. 软件系统分为系统软件,（支撑软件）和（应用软件）.4.多数计算机系统将处理器的工作状态划分为（管态）和目态.后者一般指用户程序运行时的状态,又称为普通态或（用户态）.5. 存储器一般分成高速缓冲器,（内存）和（外存）三个层次,其中高速缓冲器是造价最高,存取速度最快.6.文件的物理结构有:顺序结构,（链接结构）和（索引结构）.8. 在单CPU系统中有n(n>1)个进程,在任一时刻处于就绪的进程最多是（n-1）个,最少是（0）个.9. 系统为每一台设备确定一个编号,以便区分和识别,这个确定的编号称为设备的（绝对）号.由用户在程序中定义的设备编号称为设备的（相对）号.10. 一个作业可划分成若干个（相对独立）的部分,每个部分称为一个（作业步）.11. 在批处理兼分时的系统中,往往由分时系统控制的作业称为（前台）作业,而由批处理系统控制的作业称为（后台）作业.12. 操作系统为用户提供两种类型的使用接口,它们是（操作员)接口和（程序员) 接口.13. 操作系统中,进程可以分为（系统）进程和（用户）进程两类.15. 除了新建状态与撤销状态，进程的基本状态有(运行)、（就绪）、（阻塞）。
16. 在响应比最高者优先的作业调度算法中,当各个作业等待时间相同时,（计算时间短）分母的作业将得到优先调度;当各个作业要求运行的时间相同时, （等待时间长）分子的作业得到优先调度.17. 当一个进程独占处理器顺序执行时,具有两个特性: （封闭）性和（可再现性）.18. Linux的shell有两层含义,一是指由（shell命令）组成的Shell 命令语言;二是指（该命令的解释）程序.19. 操作系统的主要设计目标是（方便用户使用）和（资源利用率高）.20. 当一个进程完成了特定的任务后,系统收回这个进程所占的（资源）和取消该进程的（进程控制块PCB），就撤消了该进程.21. 每个索引文件都必须有一张（索引）表,其中每个登记项用来指出一个逻辑记录的（存放位置或指针或首地址）.22. 实现SPOOL系统时必须在磁盘上辟出称为（输入#）和（输出#)的专门区域,以存放作业信息和作业执行结果.23. 一个理想的作业调度算法应该是既能（提高系统效率）又能使进入系统的作业（周转时间短）.24. 死锁的四个必要条件是（互斥使用资源）,（占用并等待资源）,不可抢夺资源和循环等待资源.25. 操作系统一般为用户提供了三种界面,它们是(命令界面),(图形界面)和系统调用界面.26. 进程间相互合作的关系是(同步)关系,而对资源争用的关系是(互斥)关系.若干进程使用同一临界资源时必须互斥执行.27. 处理机调度可分为三级,它们是作业调度,(进程调度)和CPU交换调度;在一般操作系统中,必须具备的调度是(进程调度).28. 一般说来,用户程序中所使用的地址是逻辑地址,而内存中各存储单元的地址是(物理地址或绝对地址);将前者转变为后者的过程称作(重定位).29. 在段页式存储管理系统中,面向(用户)的地址空间是段式划分,面向(物理实现)的地址空间是页式划分.30. 在Linux系统中,基本的文件类型分为(普通)文件,目录文件和文件, 所有的I/O设备按其物理特性分为(字符)设备和块设备.33. 操作系统的设备管理应具备的主要功能是(监视设备状态),(进行设备分配),完成I/O操作和缓冲管理与地址转换.34. 对信号量S每执行一次P操作,则信号量S的值就减1.当S的值小于0时,执行P操作的进程的状态就置为阻塞态,把相应的PCB连入该信号量队列的(末尾),并且该进程放弃处理机,由(进程调度程序)调度合适进程.35. 把逻辑地址转变为内存的物理地址的过程称作重定位,它分为(静态重定位)和(动态重定位)两种形式,在现代操作系统中都采用动态重定位形式来实现这种地址转换.37. SPOOLing的中文含义为（同时外围联机操作）或（假脱机操作）。
操作系统第2章作业进程与线程
cycle receive，process，send end •输出模块P：
cycle receive，output end •然后使这三个程序模块并发执行。下图示： 程序并发执行时的前趋图：
•在该例中，存在以下前趋关系： •Ii→Ci, Ii→Ii+1, Ci→Pi, Ci→Ci+1 ,Pi→Pi+1 •而Ii+1,Ci及Pi-1是重叠的。亦即Ii+1,Ci以及Pi-1可 以并发执行。
④完成状态。 作业完成计算任务，结果由打印机
输出，最后由系统回收分配给它的全 部资源，准备退出系统时的作业状况。
2.2.2 作业描述 1．作业控制块JCB 为了管理和调度作业，系统为每个作 业设置了一个作业控制块JCB，它记录 该作业的有关信息。不同系统的JCB的 组成内容有所区别，下图给出了作业控 制块JCB的主要内容。
（1）作业调度 在多道程序设计系统中，系统可以同时
处理多个作业，系统要在许多作业中按一 定策略选取若干个作业，为它们分配必要 的资源，让它们能够同时执行，这就是作 业调度。被作业调度选中的作业在执行时 可共享系统资源。
2.1 作业管理 三、作业管理的基本功能
（2）作业控制 作业控制负责控制作业的输入、执行、
问题1：一个进程只有这两种状态吗？
一个进程的等待状态可以分为两种， 一种是等待CPU，叫就绪态，另一种 是等待I/O，叫阻塞态。
进程基本状态模型（三态模型）
（1）运行态（Running）
运行状态是指当前进程已分配到
CPU，它的程序正在处理机上执行时
的状态。处于这种状态的进程个数不
能大于CPU的数目。 运行 状态
操作系统第2章(进程和线程的管理习题及解答)
第2章进程和线程的管理习题及解答例题解析例2.2.1 试说明进程和程序之间的区别和联系。
解进程和程序是既有区别又有联系的两个概念。
(1)进程是动态的，程序是静态的。
程序是一组有序的指令集合，是一个静态的概念；进程则是程序及其数据在计算机上的一次执行，是一个动态的集合。
离开了程序，进程就失去了存在的意义，但同一程序在计算机上的每次运行将构成不同的进程。
程序可看作是电影的胶片，进程可以看作电影院放电影的过程。
(2)一个进程可以执行多个程序，如同一个电影院的一场电影可放映多部影片。
(3)一个程序可被多个进程执行，如同多个影院同时利用一个电影的胶片放映同一部电影。
(4)程序可以长期保存，进程只能存在于一段时间。
程序是永久存在的，而进程有从被创建到消亡的生命周期。
例2.2.2 举例说明多道程序系统失去了封闭性和再现性。
解例如，有两个循环程序A和B，共享一个变量N。
程序A每执行一次时，都要做N：=N+1操作；程序B则每执行一次时，都要执行print(N)操作，然后再将N的值置成“0”。
程序A和B在多道程序系统中同时运行。
假定某时刻变量N的值为n，可能出现下述三种情况：(1)N：=N+1 在print(N)和N：=0之前，此时得到N值变化过程为n+1、n+1、0；(2)N：=N+1 在print(N)和N：=0之后，此时得到N值变化过程为n 、 0 、1；(3)N：=N+1 在print(N)之后和N：=0之前，此时得到N值变化过程为n、n+1、0。
所以，在A、B程序多次执行过程中，虽然其每次执行时的环境和初始条件都相同，但每次得到的结果却不一定相同。
例 2.2.3 为什么将进程划分成执行、就绪和阻塞三个基本状态？解根据多道程序执行的特点，进程的运行是走走停停的。
因此进程的初级状态应该是执行和等待状态。
处于执行状态的进程占用处理机执行程序，处于等待状态的进程正在等待处理机或者等待其它某种事件的发生。
但是，当处理机空闲时，并不是所有处于等待状态的进程都能放到处理机上执行，有的进程即使分配给它处理机，它也不能执行，因为它的执行的条件没有得到满足。
进程与任务或作业管理
进程与任务或作业管理进程与任务或作业管理是计算机系统中的重要概念，它涉及到操作系统中的进程管理和任务（或作业）管理，对于实现多任务并发执行和资源分配具有重要意义。
本文将介绍进程管理和任务（或作业）管理的概念、目的和常用的管理方法。
进程管理进程是指一个程序在执行过程中产生的实体，是计算机系统中的基本执行单位。
进程管理是指操作系统对进程进行创建、运行、暂停、终止和切换等操作的管理。
它的主要目的是为了实现多任务并发执行和资源的合理分配。
进程创建与终止进程的创建是通过操作系统的调度算法来完成的。
当用户运行一个程序时，操作系统会为该程序分配一块内存空间，建立相应的数据结构，并将程序加载到内存中执行，从而创建了一个进程。
进程的终止是指进程执行完毕或出现错误导致无法继续执行时的操作。
操作系统会回收进程所占用的资源，并释放相关的数据结构。
进程运行与切换进程运行时，操作系统通过调度算法来决定哪个进程可以占用处理器，并为其分配CPU时间片。
当一个进程的时间片用完或者发生阻塞时，操作系统会进行进程切换，即将当前进程的状态保存起来，恢复下一个进程的状态，并将处理器的控制权交给它。
进程间通信进程间通信（Inter-Process Communication，简称IPC）是指进程之间进行信息交换和数据共享的机制。
常见的进程间通信方式有管道、消息队列、共享内存和信号量等。
通过进程间通信，可以实现不同进程之间的协作与数据交换。
任务（或作业）管理任务（或作业）管理是指操作系统对多个任务（或作业）进行管理和调度的过程，以便合理利用系统资源，提高系统的运行效率。
任务（或作业）的提交与调度任务（或作业）的提交是指用户将需要运行的任务（或作业）提交给操作系统进行处理。
操作系统会按照不同的调度算法来决定任务（或作业）的执行顺序。
常见的调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。
任务（或作业）的并发执行为了充分利用系统资源和提高系统的运行效率，操作系统通常会同时执行多个任务（或作业）。
《操作系统》完整版教案1-6单元全
思考
交流互动
记录笔记
问题引入
（1）固定分区存储管理；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师: 提问
学生: 讨论
学生：讨论
知识讲解
知识点4:固定分区存储管理；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
思考
交流互动
记录笔记
问题引入
（1）可变分区存储管理；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师: 提问
学生: 讨论
学生：讨论
知识讲解
（3）能安装三卡驱动程序；
（4）熟练操作Windows操作系统。
教学内容
（1）计算机系统概述；
（2）操作系统的发展；
（3）操作系统分类；
（4）操作系统特征；
（5）操作系统基本功能。
重点：
（1）操作系统基本概念；
（2）操作系统分类；
（3）操作系统基本功能。
难点：
（1）操作系统的发展；
（2）操作系统的分类；
2.习题三1、3.7
2.习题三1、3、7
教学过程设计
存储管理（1）（2学时）
主要步骤
教学内容
教学方法
教学手段
师生活动
问题引入
（1）存储管理基本功能；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
教师: 提问
学生: 讨论
学生：讨论
知识讲解
知识点1:存储管理的基本功能；
讲授法
启发式
多媒体
课件演示
思考
交流互动
记录笔记
问题引入
多媒体
布置作业
提出要求
《操作系统》课程教学单元设计3
第2章进程作业(附答案)
第二章 进程管理程序在顺序执行（①顺序性:每个操作必须在下一个操作开始之前结束。
②封闭性:程序一旦开始运行，独占全部资源，其执行结果不受外界因素影响。
③可再现性:当程序重复执行时，只要程序执行的环境和初始条件相同，必将获得相同的结果。
）时和并发执行（并发、资源共享、制约关系和动态等特征）时,分别具有哪些特征什么叫进程（进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
）为什么要引入进程的概念1. 进程的基本特征是什么（动态、共行、独立）•请叙述进程与程序的关系和差别2. 进程有哪几种基本状态请画出各状态之间的状态变化图并说明状态转换的典型原因3. 什么是ＰＣＢ包含哪些主要内容其作用是什么(是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据），成为一个能独立运行的基本单位，一个能与其它进程并发执行的进程。
)(为什么说PCB 是进程存在的唯一标志) 4. 下列哪些情况是对的:⑴ 进程由自己创建⑷ 进程由于自己解除挂起⑵ 进程由于自己阻塞 ⑸ 进程由于自己唤醒 ⑶ 进程由于自己挂起⑹ 进程由自己撤消5. 请解释忙等待与阻塞的区别。
6. 用进程状态变迁图，我们可以说明有关处理机管理的大量内容，⑴ 什么“事件”引起每次显著的状态变迁⑵ 当人们观察系统中所有进程时，我们能够看到由某一进程产生的一次状态变迁也可能引起一进程的变迁。
在什么情况下，进程变迁3能立即引起一进程的变迁1发生⑶ 在什么情况下，如果有的话，将发生下述因果变迁: 21; 32; 41⑷ 在什么情况下，如果有的话，下述变迁不会立即引起其它变迁发生a) 1;b) 2;c) 3;d) 47. 操作系统的内核是什么8. 原语与非内核程序在执行上有什么不同9. 什么是进程的控制包括哪些基本内容(进程的创建,进程的撤消,进程的阻塞,进程的唤醒,进程的挂起,进程的激活,改变进程的优先级…等) 10. 什么是线程试说明进程与线程的关系与区别。
操作系统处理器管理作业
操作系统处理器管理作业在计算机系统中，操作系统起着至关重要的作用，它就像是一个大管家，负责管理和协调计算机的各种资源，让计算机能够高效、稳定地运行。
而处理器管理则是操作系统中的一个关键部分，它直接影响着计算机系统的性能和效率。
处理器，也就是我们常说的 CPU（Central Processing Unit），是计算机的核心部件，负责执行各种指令和计算任务。
操作系统的处理器管理主要涉及到进程和线程的管理、处理器调度以及中断处理等方面。
首先，我们来谈谈进程和线程。
进程可以理解为正在运行的程序的实例，它包含了程序执行所需的各种资源，如代码、数据、堆栈等。
而线程则是进程中的执行单元，一个进程可以包含多个线程，它们共享进程的资源，但又能独立执行。
在操作系统中，进程和线程的管理是非常复杂和重要的。
操作系统需要为每个进程和线程分配资源，如内存空间、CPU 时间等，并对它们的状态进行监控和管理。
进程的状态通常包括就绪、运行、阻塞等。
当一个进程准备好执行但还没有被分配到 CPU 资源时，它处于就绪状态；当它正在 CPU 上执行时，处于运行状态；而当它因为等待某个事件（如输入输出操作完成）而暂时无法执行时，就处于阻塞状态。
接下来，处理器调度是操作系统处理器管理的核心任务之一。
处理器调度的目标是合理地分配 CPU 资源，以满足各个进程和线程的执行需求，同时提高系统的整体性能和效率。
常见的处理器调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。
先来先服务算法按照进程到达的先后顺序来分配 CPU 资源，这种算法简单直观，但可能会导致短作业等待时间过长，影响系统的整体性能。
短作业优先算法则优先选择执行时间短的进程，能够有效地减少平均等待时间，但可能会对长作业不公平。
时间片轮转算法将 CPU 时间分成固定大小的时间片，每个进程轮流在一个时间片内执行，如果时间片用完但进程还没有执行完，就会被放回就绪队列等待下一次调度。
进程、线程与作业
1. 直接相互作用：发生在相关进程之间
P1:
send
P2:
receive
sync
2. 间接相互作用：发生在任何进程之间
P1
wait
P2
R
hold
导航
结束
26
2.2.8 进程的创建与撤销
进程的创建
建立PCB，分配内存，加载程序，入就绪链 UNIX：pid=fork()
进程的撤销
去配资源，撤销PCB，通知父进程 UNIX：exit()
导航 结束
14
2.2.2.2 进程状态转换图
获得处理机
就绪
剥夺处理机 事件发生
运行
等待事件
等待
演示
导航
结束
15
2.2.2.2 进程状态转换图
获得处理机
创建
初创
就绪
剥夺处理机
事件发生
运行
等待事件
结束
终止
等待
导航
结束
16
2.2.3 进程控制块(PCB)
标志进程存在的数据结构，其中保存系统管理 进程所需的全部信息 PCB 内容： (不同系统不尽相同) PCB 是进程存在的唯一 进程标识(pid) 家族联系 标志。进程的创建，进 程的撤销 进程状态…… 地址信息 Process 现场信息 打开文件 Control 调度参数 消息指针 Block 所属用户(uid) 队列指针
地址空间的相对独立性、共享性 内存、外存(swap space)的分配与去配
设备资源管理
分配策略 IO控制
导航 结束
8
程序的顺序执行
程序的并序执行
导航
结束
9
2.2 进程的引入
程序、进程、作业、线程的关系
程序、进程、作业、线程的关系
⼀、程序：是⼀个包含了所有指令和数据的静态实体。
本⾝除占⽤磁盘的存储空间外，并不占⽤系统如CPU、内存等运⾏资源。
⼆、是⼀个程序在其⾃⾝虚拟地址空间的依次执⾏活动，是⼀个动态的执⾏过程，在执⾏过程中需要占⽤CPU、内存等运⾏资源。
程序和进程的区别：程序是静⽌的，进程是动态的，⼀个程序可以启动多个进程来共同完成。
三、作业：是⽤户提交给系统的⼀个正在执⾏的任务，这个任务有可能只需⼀个进程来完成，也有可能需要多个进程完成。
如：⽤户提交⼀个任务给系统以后，当该任务被调度室，系统会为此任务创建进程，改任务有时候可能只需创建⼀个进程即可完成、当有时候⼀个进程⽆法完成时，系统会为这个进程创建⼦进程，即⼀个任务需要多个进程才能完成。
进程·和作业的关系：有可能有⼀个进程完成作业，也有可能需要⼏个进程共同完成⼀个作业。
如：指令： ls -l
只是⼀个作业，只需启动⼀个进程即可。
指令：cat f1|grep "file"|wc -l
这个是⼀个作业，当却同时启动3个进程
四、线程：执⾏进程时，可能需要进程在同时刻能够作不⽌⼀件事，那么这些事就可以由线程去处理，即平常所说的多线程处理。
计算机操作系统作业(二)参考答案
一、选择题BDABD BCCBD ADBDD AABAD DCCAA CCDDD BCCDB C二、简答题1.线程可定义为进程内的一个执行单位，或者定义为进程内的一个可调度实体。
在具有多线程机制的操作系统中，处理机调度的基本单位不是进程而是线程。
一个进程可以有多个线程，而且至少有一个可执行线程。
进程和线程的关系是：(1)线程是进程的一个组成部分。
(2)进程的多个线程都在进程的地址空间活动。
(3)资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程在执行中需要资源时，系统从进程的资源分配额中扣除并分配给它。
(4)处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。
(5)线程在执行过程中，需要同步。
2.唤醒进程和撤消进程都是要通过CPU上运行程序来实现的。
一个进程入睡了，它就不可能被调度到CPU上运行；一个进程在撤消前必须先进入终止状态，而处于终止状态的进程不可能被调度到CPU上运行。
因此，进程被唤醒、被撤消都不能由自己来完成，只能由别的进程实现。
3.一个进程创建子进程之后，进程与产生的进程之间的关系是父子关系，分别成为进程和子进程。
子进程一经产生就与你进程并发执行，子进程共享父进程和子进程。
子进程一经产生就与你进程并发执行，子进程共享父进程的正文段和已经打开的文件。
4.(1)以线程作为系统调度的基本单位，减少了系统的时空开销。
以进程为系统调度的基本单位的系统中，进程的切换是很频繁的。
在切换中由于要保留当时的运行环境，还要设置新选中的进程的运行环境，这既花费了处理机的时间，又增加了主存的空间，从而也限制了系统进程的数量和进程的切换速度。
(2)引进线程提高了系统的并行能力。
线程作为进程内的一个可执行实体，减少了并行粒度。
线程作为调度的基本单位而不是资源分配的基本单位，调度更为容易，而且采用线程提高系统的并行能力比采用进程更为有效。
(3)同一进程的线程共享进程的用户地址空间，所以同一进程的线程间的通信更容易实现。
进程与任务或作业管理
6.3.1 可执行文件的setuid和setgid属性
设置后的权限为drwxr-xr-t或1755
6.3.2 进程管理与调度命令
1. 查询进程状态(ps)
功能：
查询进程状态和信息，给出系统当前正在运 行进程信息的快照。
用法：
ps [ options ]
说明：
ps支持多种UNIX系统格式的个性化显示方式。 且参数较多； 可以配合kill命令结束系统三类进程
前台进程：
是指用户直接控制的用于完成某个任务的进程，因此也叫终 端交互式进程。它从标准输入读数据，向标准输出写数据， 将错误信息输出到标准错误。也可以是用户直接交互控制的 完成某种功能的程序。
后台进程
是指在系统后台运行的、不与用户交互进程。 前台的进程也可放在后台运行，这时可能要用到输入输出的 重定向。 守候进程也叫服务器或精灵进程，它是后台进程的一种。
6.1.1程序、进程、作业和任务
程序（program）是一个存储在存储介质上的 文件。 进程（proccess）是一个程序的执行过程。 作业(job)或任务(task)是用户需要计算机完成 某项任务时要求计算机所做工作的集合，一个 作业可能需要几个程序联合完成。 作业和进程主要的区别与关系如下：
作业是用户向计算机提交的任务实体； 一个进程是作业或任务的某个执行过程； 一个作业可由多个进程组成。
sticky权限管理
sticky位是对目录执行权来说的，它的 属性值为1000。sticky位也可用chmod命 令通过root用户来设置。 设有目录mydir的权限为drwxr-xrx(755)，则可通过以下两种方法来设置 它的sticky位：
《计算机操作系统教程第三版》答案作者左万历 周长林
第一章操作系统概述课后习题1. 硬件将处理机划分为两种状态，即管态和目态，这样做给操作系统设计带来什么好处 ? 答：便于设计安全可靠的操作系统。
管态和目态是计算机硬件为保护操作系统免受用户程序的干扰和破坏而引入的两种状态。
通常操作系统在管态下运行，可以执行所有机器指令；而用户程序在目态下运行，只能执行非特权指令。
如果用户程序企图在目态下执行特权指令，将会引起保护性中断，由操作系统终止该程序的执行，从而保护了操作系统。
2.何为特权指令?举例说明之。
如果允许用户执行特权指令，会带来什么后果？答：只能在管态下才能执行的指令称为特权指令。
如开关中断、置程序状态寄存器等。
如果允许用户执行特权指令，它将不仅影响当前运行的程序，而且还有可能影响操作系统的正常运行，甚至整个系统。
3. 中断向量在机器中的存储位置是由硬件确定的，还是由软件确定的 ? 答：中断向量在机器中的位置是由硬件确定的。
例如，在 INTEL 80x86 CPU 中，内存空间0x00000——0x003ff为中断向量空间。
4. 中断向量的内容是由操作系统程序确定的还是由用户程序确定的？答：中断向量的内容是由操作系统程序确定的。
向量的内容包括中断处理程序的入口地址和程序状态字（中断处理程序运行环境），中断处理程序是由操作系统装入内存的，操作系统将根据装入的实际地址和该中断处理程序的运行环境来填写中断向量。
5. 中断向量内的处理机状态位应当标明是管态还是目态 ? 为什么? 答：应当标明是管态。
该状态由系统初试化程序设置，这样才能保证中断发生后进入操作系统规定的中断处理程序。
6. 中断和程序并发之间的关系是什么？答：中断是程序并发的必要条件。
如果没有中断，操作系统不能获得系统控制权，无法按调度算法对处机进行重新分配，一个程序将一直运行到结束而不会被打断。
7. 说明“栈”和“堆”的差别．答：栈是一块按后进先出（FIFO）规则访问的存储区域，用来实现中断嵌套和子程序调用的参数和返回断点。
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2.1.3 多道程序设计的问题
处理机资源的管理
程序个数处理机个数(如何分配?)
存储资源的管理
地址空间的相对独立性、共享性 内存、外存(swap space)的分配与去配 分配策略 IO.2 进程的引入
2.2.1 进程的概念 2.2.2 进程状态及状 态转换 2.2.3 进程控制块 2.2.4 进程的组成与 上下文 2.2.5 进程的队列
相关进程
同一家族的进程 可以共享文件，需要相互通讯，协调推进速度… 父进程可以监视子进程，子进程完成父进程交给 的任务。 没有逻辑关系、同时执行的进程。 有资源竞争关系，互斥、死锁、饿死。
无关进程
2.2.7 进程间相互联系与相互作用
相互作用
1. 直接相互作用：发生在相关进程之间
标志线程存在的数据结构， 其中包含对线程管理需要的全部 信息．
内容
线程标识 线程状态 调度参数 现场(通用寄存器,PC,SP) 链接指针
用户级线程：目态空间 核心级线程：系统空间
存放位置
2.3.5 线程的实现
2.3.1 用户级别线程
User-level thread Kernel-level thread
暂停原因：(1) 自身原因：等待资源，启动IO
(2) 剥夺CPU—给其它程序运行机会
2.2.1 进程的概念
定义：
可参与并发执行的程序称为进程。 进程是具有一定独立功能的程序关于一个数 据集合的一次运行活动。
定义强调两个方面：
动态：执行中的程序; 并发：可与其他进程同时执行。
并发 vs. 并行
2.2.2.2 状态转换
2.2.2.2 进程状态转换图
获得处理机
就绪
剥夺处理机
事件发生
运行
等待事件
等待
2.2.2.2 进程状态转换图
获得处理机
创建
初创
就绪
剥夺处理机
事件发生
运行
等待事件
结束
终止
等待
2.2.3 进程控制块(PCB)
标志进程存在的数据结构，其中保存系 统管理进程所需的全部信息 PCB内容：(不同系统不尽相同)
进程的撤销
除初始进程外，其它进程由(父)进程创建，并 形成进程家族。
2.2.9 进程与程序的联系与差别
进程与程序的联系
进程包括一个程序 进程存在的目的就是执行这个程序
进程与程序的差别
程序静态，进程动态 程序可长期保存，进程有生存期 一个程序可对应多个进程，一个进程只能执行一个 程序
优点：
缺点：
2.3.5.2 核心级别线程
线程
进程
用 户 空 间
核心栈
TCB
进程表
系 统 空 间
2.3.5.3 混合线程
Solaris例子
User level thread:
由Lib程序支持（创建,调度）
Light weighted process(LWP):
上下文涉及内容多，开销大，“笨重”
PCB+程序 系统环境：地址空间，系统栈，打开文件表，
相关进程之间耦合关系差
Multi-threading 同一进程中包含多个线程 上下文只涉及寄存器和用户栈，切换速度快 相关线程之间通讯方便、快捷
解决方案
2.3.2 线程的概念
进程中一个相对独立的执行流。 进程 vs.线程
并发性：可以与其它进程一道向前推进； 动态性：动态产生、消亡，生存期内状态动 态变化； 独立性：一个进程是可以调度的基本单位； 交往性：同时运行的进程可能发生相互作用； 异步性：进程以各自独立，不可预知的速度 向前推进； 结构性：每个进程有一个PCB。
2.2.7 进程间相互联系与相互作用
相互联系
进程标识(pid) 进程状态 现场信息 调度参数 所属用户(uid)
家族联系 地址信息 打开文件 消息指针 队列指针
Process Control Block
2.2.4 进程的组成与上下文
进程的组成
进程控制块(process control block)
建立进程建立PCB 撤销PCB撤销进程 代码(code) 数据(data) 堆栈(stack+heap)
2.3 线程与轻进程
2.3.1 线程的引入 2.3.2 线程的概念 2.3.3 线程的结构 2.3.4 线程控制块 2.3.5 线程的实现 2.3.6 线程的应用 2.3.7 Java线程
Thread Light-weighted process
2.3.1 线程的引入
进程切换
2.2.6 进程的类型与 特征 2.2.7 进程间相互联 系与相互作用 2.2.8 进程的创建与 撤销 2.2.9 进程与程序间 的联系与差别
2.2 进程的引入(Cont.)
多道系统中的程序： 推进，暂停，推进，暂停，…….
暂停：保存现场(PSW+PC，寄存器）
推进：恢复现场(寄存器，PSW+PC)
2.3.2 核心级别线程
2.3.3 混合线程
Hybrid approach
2.3.5.1 用户级别线程
实现方法：
基于library函数，系统不可见 线程创建、撤销、状态转换在目态完成 TCB在用户空间，每个进程一个系统栈 不依赖于操作系统，调度灵活 同一进程中多线程切换速度快(不需进入操作系统) 同一进程中多个线程不能真正并行 一个线程进入系统受阻，进程中其它线程不能执行
进程是资源分配单位 线程是执行单位 切换速度快（地址空间不变）(light weighted) 系统开销小 通讯容易（共享数据空间）
多线程优点
2.3.3 线程结构
多进程结构（用户视图） 进程1 内存 动 态 堆 静态数据 程序代码 栈 寄存器 寄存器 进程2 内存 动 态 堆 静态数据 程序代码 栈 寄存器
提高处理机利用率，加快进程推进速度
2.3.6 线程的应用
例子：
Word字处理（不同代码）
交互编辑(T1) 词法检查(T2) 定时保存(T3)
HTTP server（相同代码）
对每个http请求，pop up一个线程
2.4 作业（Job)
作业概念
用户要求计算机系统为其完成的计算任务集合。 作业处理过程中一个相对独立的步骤 一般一个作业步可由一个进程完成 某些作业步之间可以并行 批处理作业 交互式作业
2.3.3 线程结构
多线程结构（用户视图） 进程 线程1： 寄存器 动 态 堆 静态数据 程序代码 栈 线程2： 寄存器
内存
栈
2.3.3 线程结构（另一种表示）
Task:
Program counter
text segment
data segment
2.3.4 线程控制块
TCB（Thread control block)
解释并处理作业说明书的程序 执行作业控制程序的进程
作业控制进程
作业控制进程
读入作业内容
释放输入井空间 顺取作业控制语句 F 是结束语句 执行该作业步 (可能创建子进程) T
并发：concurrent
宏观同时，“交替执行”，不要求多个CPU
并行：parallel
微观同时，要求多个CPU “并行算法”
2.2.2 进程状态及状态转换
2.2.2.1 进程状态(基本状态)
运行态(RUN): 占有CPU正在向前推进 就绪态(READY): 可以运行，但未得到CPU 等待态(WAIT): 等待某一事件发生 就绪运行：获得处理机 运行就绪：剥夺处理机 运行等待：申请资源未得到，启动IO 等待就绪：得到资源，IO中断
head
PCB
PCB
……
PCB
1. 就绪队列：系统一个或若干个（根据调度算法确定） 2. 等待队列：每个等待事件一个
3. 运行指示字：每个处理机一个
进程队列模型
创建
就绪队列
CPU
时间片用完
完成
等待队列1 事件1发生 等待事件1
事件2发生
等待队列2
等待事件2
事件n发生
等待队列n
…
等待事件n
2.2.6 进程的类型与特征
P1:
send
P2:
receive
sync
2. 间接相互作用：发生在任何进程之间
P1
wait
P2
R
hold
2.2.8 进程的创建与撤销
进程的创建
建立PCB，分配内存，加载程序，入就绪链 UNIX：pid=fork()，exec(prog,args) 去配资源，撤销PCB，通知父进程 UNIX：exit() vs. kill
t1 CPU 设备1 设备2
程序A
t2
t3
程序B
t4
t5
程序A
t6 t
2.1.2 多道程序设计的提出(Cont.)