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计算机操作系统第二版答案(郁红英) 习题二 操作系统中为什么要引入进程的概念？为了实现并发进程之间的合作和协调，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：（1）为了从变化的角度动态地分析研究可以并发执行的程序，真实地反应系统的独立性、并发性、动态性和相互制约，操作系统中就不得不引入“进程”的概念； （2）为了防止操作系统及其关键的数据结构，受到用户程序有意或无意的破坏，通常将处理机的执行状态分成核心态和用户态；对系统中的全部进程实行有效地管理，其主要表现是对一个进程进行创建、撤销以及在某些进程状态之间的转换控制， 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：（1）就绪状态→运行状态。处于就绪状态的进程，具备了运行的条件，但由于未能获得处理机，故没有运行。 （2）运行状态→就绪状态。正在运行的进程，由于规定的时间片用完而被暂停执行，该进程就会从运行状态转变为就绪状态。 （3）运行状态→阻塞状态。处于运行状态的进程，除了因为时间片用完而暂停执行外还有可能由于系统中的其他因素的影响而不能继续执行下去。 现代操作系统一般都提供多任务的环境，试回答以下问题。 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：为支持进程的并发执行，系统必须建立“进程控制块（PCB）”，PCB的组织方式常用的是链接方式。 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：进程的阻塞与唤醒原语和进程的挂起与激活原语。 当进程的状态变迁时，相应的数据结构发生变化吗？ 答：创建原语：建立进程的PCB，并将进程投入就绪队列。； 撤销原语：删除进程的PCB，并将进程在其队列中摘除； 阻塞原语：将进程PCB中进程的状态从运行状态改为阻塞状态，并将进程投入阻塞队列； 唤醒原语：将进程PCB中进程的状态从阻塞状态改为就绪状态，并将进程从则色队列摘下，投入到就绪队列中。 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：（1）进程控制块是用来描述进程本身的特性、进程的状态、进程的调度信息及对资源的占有情况等的一个数据结构； （2）为了进程管理，进程控制块包括以下几方面。 进程的描述信息，包括进程标识符、进程名等。 进程的当前状况。 当前队列链接指针。 进程的家族关系。 为了中断处理，进程控制块的内容应该包括处理机状态信息和各种寄存器的内容。 为了内存管理的需要，进程控制块的内容应该包括进程使用的信 行； (2). R(s1)∩W(s3)∪R(s3)∩W(s1)∪W(s1)∩W(s3)={a},则s1与s3不能并发执行； (3). R(s2)∩W(s3)∪R(s3)∩W(s2)∪W(s2)∩W(s3)={},则s2与s3可以并发执行。 习题三 一下进程之间存在相互制约关系吗？若存在，是什么制约关系？为什么？ 几个同学去图书馆借同一本书。 答：互斥关系；因为他们要借同一本书，不可能同时借到，所以互斥。 篮球比赛中两队同学争抢篮板球。 答：互斥关系；因为争抢同一个篮板，存在互斥关系。 果汁流水线生产中捣碎、消毒、灌装、装箱等各道工序。 答：同步关系；他们必须相互协作才能使进程圆满完成。 商品的入库出库。 答：同步关系；因为商品出库可以为入库提供空间。 工人做工与农民种粮。 答：没有制约关系。 在操作系统中引入管程的目的是什么？条件变量的作用是什么？ 答：用信号量可以实现进程的同步于互斥，但要设置许多信号量，使用大量的P、V操作，而且还要仔细安排P操作的排列次序，否则将会出现错误的结果或是死锁现象。为了解决这些问题引进了管程； 条件变量的作用是使进程不仅能被挂起，而且当条件满足且管程再次可用时，可以恢复该进程并允许它在挂起点重新进入管程。 说明P、V操作为什么要设计成原语。 答: 用信号量S表示共享资源，其初值为1表示有一个资源。设有两个进程申请该资源，若其中一个进程先执行P操作。P操作中的减1操作有3跳及其指令组成：去S送寄存器R;R-1送S。若P操作不用原语实现，在执行了前述三条指令中的2条，即还未执行R送S时（此时S值仍为1），进程被剥夺CPU，另一个进程执行也要执行P操作，执行后S的值为0，导致信号量的值错误。正确的结果是两个进程执行完P操作后，信号量S的值为-1，进程阻塞。 设有一个售票大厅，可容纳200人购票。如果厅内不足200人则允许进入，超过则在厅外等候；售票员某时只能给一个购票者服务，购票者买完票后就离开。试问： 购票者之间是同步关系还是互斥关系？ 答：互斥关系。 用P、V操作描述购票者的工作过程。 semaphore empty=200; semaphore mutex=1; sem