计算机操作系统期末复习题(答案最全)-(2)

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P操作和V操作都是原语操作。

利用信号量的PV操作可以交换大量的信息。

信号量机制是一种有效的实现进程同步与互斥的工具。信号量只能由PV操作来改变。

V操作是对信号量执行加1操作，意味着释放一个单位资源，加1后如果信号量的值等于零，则从等待队列中唤醒一个进程，现进程变为等待状态，否则现进程继续进行。。

死锁是指因相互竞争资源使得系统中有多个阻塞进程的情况。

产生死锁的原因可归结为竞争资源和进程推进顺序不当。

死锁是指两个或多个进程都处于互等状态而无法继续工作。

计算机的死锁俗称“死机”。进程的三个基本状态是运行态、就绪态和阻塞态。程序的___并发_____执行是现代操作系统的基本特征之一，为了更好地描述这一特征而引入了 ___进程_____这一概念。进程存在的标志是__PCB__。一个程序运行在不同的数据集上就构成了不同的进程，分别得到不同的结果。进程是一个动态的实体，它有自己的生命周期。它因创建而产生，因调度而运行，因等待某一件事情而被阻塞（进入等待态），因执行完毕而被撤消。进程在运行过程中不断变化，但在某一时刻，进程当且仅当处于3种基本状态之一。进程的静态实体由___程序段_____、__相关数据段__和__PCB__三部分组成。用于进程控制的原语主要有建立原语、撤消原语、挂起原语和_激活原语。进程被创建后，最初处于__就绪__状态，然后经_进程调度程序______选中后进入___执行_____状态。进程在运行中申请资源得不到满足，则它从___执行_____态变成___等待__态。处于等待态的进程，其外围设备工作结束，则它变成__就绪__态。进程从运行态变成就绪态，主要原因是_运行时间到_和__出现更高优先权进程_。有多个进程等待分配CPU时，系统按一定的_ 优先级_______，从处于就绪态的进程中选择_ 第一_ 个进程，让它占有CPU，并把它的状态变成__运行__态。进程的特征主要有_并发性_、_异步性_、独立性，制约性和结构性。 PCB的含义是_操作系统用于记录和刻画进程状态及有关信息数据结构。操作系统依据___PCB_____对进程控制和管理。进程创建工作主要完成的是创建进程控制块，并把它挂到__就绪__队列中。一个进程完成自己的任务后，操作系统则要收回该进程占有的___地址空间__和撤消该进程的__控制块__。如果系统中有N个进程，则在就绪队列中进程的个数最多为___N-1_____。操作系统中用于完成一些特定功能的、不可中断的过程称为_原语_。用于控制进程的原语有创建原语、撤消原语、_挂起原语_和__激活原语______。进程有两种基本队列：__就绪队列__和__等待队列__。进程调度程序负责CPU的分配，它按照某种__算法___，从就绪的进程中选择一个进程，将其__PCB__中的有关现场信息送入处理器相应的寄存器中，使它占有处理器运行。常用的进程调度算法有先来先服务、时间片轮转法和优先级法。先来先服务调度算法是按照进程进入就绪列队的__先后次序__来选择其占用的CPU，在进程调度时总是把CPU分配给就绪列队的__队首__进程。时间片是指允许进程一次性占用处理器的__CPU__。时间片轮转算法常用于___分时_____操作系统。我们把一个进程让出CPU，由另一个进程占用CPU的过程称为___进程切换_____。当一个进程独占处理器顺序执行时，具有__封闭性__和_可再现性。并发进程执行时，执行结果与它执行的_初始条件_有关；进程的并发执行会破坏___封闭性_____和__可再现性___。我们把并发过程中与_临界资源进行操作_有关的程序段称为临界区。对__共享资源__的若干临界区必须互斥执行，而对__非共享资源______的临界区是不必互斥的。一次至多___一____个进程能够进入临界区，当有进程在临界区__执行___时，其他想进入临界区的进程必须___等待_____。任一个进入临界区的进程必须在__有限___时间内___进入_ 临界区。每执行一次V操作，信号量的数值S加1。若__S>=0______，则该进程继续执行；否则，从对应的___就绪_____队列中移出一个进程并将_执行状态赋予该进程。利用信号量实现进程的_互斥与同步_，应为临界区设置一个信号量MUTEX，其初值为1，表示该资源尚未使用，临界区应置于_P(mutex)_和____V(mutex)____原语之间。操作系统中信号量的值与_相应资源_的使用情况有关，它的值仅能由_P、V操作_来改变。 _PV操作_能够实现临界区的管理要求。 PV操作由___P操作__和__V操作__组成，是对__资源__进行操作。 P操作信号的值__S：=S-1__，若结果小于0，则该进程值为__等待__状态。V操作将信号量的值__ S：=S+1___，若结果_ 大于0__，则释放一个等待信号量的进程。当并发进程存在竞争关系时必须排它地使用资源；当并发进程存在协作关系时必须_共享资源_。分别称为__进程的互斥__和_进程的同步_。 __互斥__是指当有若干个进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许___一_____个进程去使用，其他要只用该资料的进程必须_等待_，直到占用资源者__释放__该资源。进程的同步是指并发进程之间的一种__直接的协同工作__关系，一个进程的执行依赖另一个进程的__信息或信号___，当一个进程没有得到它时应__等待__，直到被___唤醒_____。进程的同步和互斥反映了进程间__同步__和__互斥__的关系。用PV操作是实现___同步__ 和__互斥__的有效工具，但若使用不当则不仅__会出现与时间相关的错误__而且会___产生死锁____。并发进程之间通过___信号量_____交换的是少量的信息，这是一种_低级_通信方式；而大量信息的传递要__消息传递__来实现，这是一种__高级__的通信方式，称为___消息传递机制___。实际上，_进程互斥_是进程同步的一种特例。目前常用的高级通信方式有共享存储器、_消息传递通信机制_、管道通信_等。形成死锁的起因是_竞争资源_和_进程间推进顺序非法_。避免死锁的一个著名的算法是__银行家算法___。死锁产生的四个必要条件是__互斥条件_、_请求和保持条件、_不剥夺条件_和_循环等待条件_四种。检测死锁后可采用剥夺进程占有的资源、_进程回退_、__进程撤销_和_系统重启_等办法来解除死锁。在实际使用中，为了操作系统的安全和可靠，往往采用死锁的__预防__、___避免_____和____检测与解除____的混合策略，这样既可保证整个系统不出现死锁，又可以尽可能地提高资源利用率。通常，线程的定义是__是进程中执行运算的最小单位__。在现代操作系统中，资源的分配单位是_进程_，而处理机的调度单位是__线程__，一个进程可以有___多个___线程。利用优先级调度算法进行进程调度时，即从就绪队列中选择优先级高的进程有两种不同的处理方式：非抢占式优先权算法和抢占式优先权算法。四、简答题

一个作业或任务在运行，可以对应多个进程执行。

作业一旦被作业调度程序选中，即占有了CPU。

设有3个作业J1，J2，J3，其运行时间分别是1，2，3小时。假设这些作业同时到达，并在一台处理机上按单道运行，采用短作业优先调度算法，则平均周转时间由小到大的执行序列是J1，J2，J3。

操作系统的作业管理是一种微观的低级管理。

确定作业调度算法时应主要考虑系统资源的均衡使用，使I/O繁忙作业和CPU繁忙作业搭配运行。

一个作业由若干个作业步组成，在多道程序设计的系统中这些作业步可以并发执行。（作业可以并发进行）

通用操作系统中，通常把终端作业称为后台作业，批处理作业称为前台作业。(在分时兼批处理的计算机系统中 √)

作业控制语言是供用户编写程序以实现某项计算任务的语言。作业控制语言是对用户作业的进行组织和管理的各种控制命令的集合

交互式作业不存在作业调度问题。

作业调度与进程调度相互配合才能实现多道作业的并发执行。作业的输入方式主要有三种：联机输入方式、脱机输入方式和直接耦合方式。作业从进入系统到最后完成，可能要经历三级调度：高级调度、中级调度和低级调度。作业的状态分为四种：提交、后备、执行和完成作业调度完成作业状态从就绪态到运行态的转化。从计算机系统的角度看，作业由程序、数据、作业说明书组成。在分时批处理系统中，如果有终端作业和批处理作业混合同时执行，则终端作业应优先占有处理机。操作系统中用以表征“作业”的数据结构是作业控制块(JCB) 。某作业的提交时间为10：30，需要运行的时间为1小时，假设11：00开始调度，它的响应比是 2/3 。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，作业要求运行时间最短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，作业等待时间最大的作业得到优先调度。设有一组作业，它们的提交时间及运行时间如下所示。作业号提交时间（分钟）运行时间（分钟） 1 9：00 60 2 9：40 30 3 9：50 10 4 10：10 5 在单道方式下，采用短作业优先调度算法，作业的执行顺序是 1 3 4 2 。四、简答题

⑵ 调度算法1，3分别采用的是什么作业调度算法？分析作业的周转时间＝作业完成时间－作业提交时间。以调度算法1的作业2为例，其周转时间=作业完成时间13:00－作业提交时间10:10，得到结果为2小时50分钟，转换为小时为2.83小时。转换的目的是为了方便计算平均周转时间。解：（1）采用调度算法1时：作业1的周转时间为2小时；作业2的周转时间为2.83小时；作业3的周转时间为3小时；平均周转时间为：（2＋2.83＋3）／3＝2.61小时。采用调度算法2时：作业1的周转时间为3.83小时；作业2的周转时间为1.67小时；作业3的周转时间为0.42小时；平均周转时间为：（3.83＋l.67＋0.42）／3＝l.97小时。采用调度算法3时：作业1的周转时间为2小时；作业2的周转时间为3.25小时；作业3的周转时间为3小时；平均周转时间为：（2+3.25+3）／3＝2.75小时。（2）调度算法1是先来先服务调度算法（FCFS）；调度算法2是按照最短作业优先算法（SJF）；调度算法3是响应比最高者优先算法(HRRF)。

10.0 2.0 10.0 12.0 2.0 1.

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