第3章习题答案 (2)

第3章处理器管理

(1) 为什么程序并发执行会产生间断性特征，并失去封闭性和可再现性？

解：

之所以产生间断性特征是因为多个程序在并发执行时，需要为了完成同一项任务而相互合作，并发执行的程序间的这种相互制约导致了“暂停—执行—暂停”的间断性运行规律。

失去封闭性是因为程序在并发执行时，多个程序需要共享系统中的多种资源。所以，这些资源的状态是由多个程序改变的，从而使程序的运行失去了封闭性。

失去可再现性是因为程序在并发执行时，由于失去了封闭性，从而导致其失去可再现性。

(2) 什么是进程？为什么要在操作系统中引入进程？

解：

进程是可并发执行且具有独立功能的程序在一个数据集合上的运行过程，它是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。“进程”概念是人们为了使程序能够并发执行，并且能对并发的程序加以描述和控制而引入的。

(3) 试从并发性、独立性、动态性上比较程序和进程的不同。

解：

●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，同时也是系统中独立获得资

源和独立调度的基本单位。而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立

的单位参加运行。

●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，因而进程有一定的生命期；而程序只是一

组有序指令的集合，是静态实体。

(4) 什么是PCB？它具有什么作用？为什么说PCB是进程存在的唯一标识？

解：

进程控制块(Process Control Block，PCB)是操作系统为了管理进程而设置的一个专门的数据结构，用它来记录进程的外部特征，描述进程的运动变化过程。

它的作用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，一个能和其它进程并发执行的进程.

因为系统利用PCB来控制和管理进程，所以PCB是系统感知进程存在的唯一标志。进程与PCB是一一对应的。

(5) 进程有哪些基本状态？这些状态具有什么特征？

解：

进程的三种基本状态分别是：就绪状态、运行状态、阻塞状态。

●就绪状态：进程已获取到除CPU之外的所有必要资源，只要再得到CPU，就可

以马上投入运行。

●运行状态：处于就绪状态的进程被调度程序选中后将得到CPU控制权，此时该

进程就可以使用处理器进行数据运算和处理。

●阻塞状态：当一个进程正在等待某个事件的发生(如等待I/O的完成)而暂停执行，

这时，即使分配有CPU时间，它也无法执行。

(6) 为什么要引入挂起状态？该状态有什么特性？

解：

引入挂起状态时为了满足四种需要：调节系统负荷的需要、用户的需要、父进程的需要、系统的需要。

挂起状态的特点：交换到磁盘上的进程，不让其参与进程调度，以达到平衡系统负荷的目的。

(7) 说明进程基本状态的转换关系及引起这些状态间转换的典型原因。

解：

处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配了处理器之后，就可以投入运行。同时，进程的状态也由就绪状态转变为运行状态；在采用时间片机制的操作系统中，分配给当前进程的时间片用完之后，它会暂停执行，其状态也由运行状态转换到就绪状态；如果由于某事件发生(比如进程需要访问某I/O设备，而该设备正在被别的进程访问)而使进程运行受阻，不能再继续向下执行时，它的状态会由运行状态转变为阻塞状态；当进程期望的某事件发生时(比如需要访问的I/O设备已可用)，进程将从阻塞状态转变为就绪状态

(8) 说明在加入了挂起状态的操作系统中，进程状态间的转换关系及引发转换的典型原因。

解：

在引入挂起状态的操作系统中，又增加了静止就绪和静止阻塞两个新的进程状态。调用挂起原语把处于活动就绪状态的进程挂起后，该进程就会由活动就绪状态转变为静止就绪状态。调用挂起原语把处于活动阻塞的进程挂起后，它的状态就转换为静止阻塞。调用激活原语激活后又可以转换到活动阻塞状态。

(9) 试说明引起进程创建的典型事件。

解：

引起进程创建的典型事件有：用户登录、作业调度、提供服务、应用请求。

(10) 试说明引起进程撤销的典型事件。

解：

引起进程撤销的典型事件有：正常结束、异常结束、外界干预。

(11) 试说明引起进程阻塞和唤醒的典型事件。

解：

引起进程阻塞和唤醒的典型事件有：请求系统服务、启动某种操作、新数据尚未到达、无新工作可做。.

(12) 试说明进程创建的过程。

解：

创建进程的操作必须调用创建原语来实现。创建原语首先为新进程申请获得惟一的数字标示符，并从PCB集合中获取一个空白PCB；为新进程的程序和数据以及用户栈分配必要的内存空间；然后对PCB进程初始化；最后将新进程插入就绪队列中，等待被调度执行。

(13) 试说明进程撤销的过程。

解：

系统调用进程终止原语来终止进程。首先根据被终止进程的标示符，从PCB集合中查找到该进程的PCB，从中读出该进程的状态，终止该进程的执行，如果该进程还有子孙进程，应该将它的所有子孙进程终止，防止它们成为不可控进程；然后回收进程所拥有的资源；最后将被终止进程(它的PCB)从所在队列(或链表)中移出，等待其它程序来搜集信息。(14) 什么是线程？请比较它与进程的异同。

解：

线程是进程中的一个实体，是被系统独立分配和调度的基本单位。线程基本上不拥有资源，只需要一些必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈)。