习题3
3.1 多道程序可以提高系统效率，是否在内存中尽可能多的存放多个程序，为什么 ？
答：
    如果内存中可同时运行的程序过多，这些程序之间可能会因为相互等待被其它程序占用的设备资源（如I/O设备），反而可能会影响系统效率。当然，处理机的竞争在作业道数过多的情况下更加激烈，可能会产生两个不利后果。一是影响系统的响应速度，二是产生过多的系统开销（系统本身需要运行必要的程序进行相应的控制和管理）。
3.2 操作系统通过什么概念来刻画程序的并发执行、资源分配及随机性 ？
答：
    进程
3.3 试画出下面5条语句的前趋图：
S1：x = 5；S2：y = x + 8；S3：z = x + y；S4：a = x + y + z；S5：b = y + a。
答：
   
3.4 从多个程序在单处理机上执行的角度来考察，并发的含义是什么 ？
答：
    在时间上来表示，并发执行是一个程序的开始是在另一个程序结束之前
3.5 有下面的5条语句，试画出前趋图；
S1 ：a = x+10；S2 ：b = a + 10；S3：c = 4*x；S4：d = b + c；S5：e = d + 5；并根据Bernstein 条件，证明S2 和S3 是可以并发执行的，而S4 和S5 语句是不能并发执行的。
答：
    S2 和S3 是可以并发执行，因为：
    R(S2)∩W(S3)={a}∩{c}={ }。
W(S2)∩R(S3)={b}∩{x}={ }。
W(S2)∩W(S3)={b}∩{c}={ }。
S4 和S5 语句不能并发执行，因为：
W(S4)∩R(S5)={d}∩{d}={d}。
3.6 在书中给出的有关进程描述中，它们所具有的本质是什么 ？
答：
    进程是一个动态的执行过程。
3.7 并发运行因为什么发生结果不可再现性 ？
答：
    由于失去了封闭性。
3.8 进程的基本特征是什么 ？
答：
    动态性、并行性、独立性、异步性和结构性。
3.9 进程的构成中，PCB是属于系统还是用户的部分，它的作用是什么 ？
答：
    PCB属于系统，是系统构建的，其作用是系统根据PCB感知进程的存在和通过一个线程可以包含多个进程PCB中所包含的各项变量的变化，掌握进程所处的状态以达到控制进程活动的目的。
3.10 为什么说PCB是操作系统感知进程存在的唯一标志 ？
答：
    PCB包含了有关进程的描述信息、控制信息以及资源信息，是进程动态特征的集中反映。
3.11 用户进程所执行的程序一定是用户自己编写的应用程序，这句话是否正确 ？
答：
    否。
3.12 进程的三个基本状态是什么 ？怎样从进程状态的角度理解进程的“走走停停”
答：
   
进程或进程之间可能由于等待I/O操作、竞争资源、以及相互协作等原因产生了“走走停停”的动态性。
3.13 进程如果正常执行结束，为什么还要在系统中设置一个完成状态，而不直接从系统中退出消亡 ？
答：
    需要结果输出及系统记帐等善后
3.14 如有下面的进程状态转换（变迁）图1表示，图中的数字表示一种形式的状态转换。试验判别下述诸条件是否成立 ？为什么 ？
          1 → 2；1 → 3；2 → 1；
          2 → 4；3 → 1；3 → 4；
4 → 1；4 → 2；4 → 3；
5 → 1；5 → 4；
其中，条件式 x → y 表示：若一进程产生状态转换 x，则导致另一个进程产生状态转换 y（x，y=1，2，3，4，5）
    答：
          1 → 2；√  1 → 3；×    2 → 1；×
          2 → 4；×  3 → 1；×    3 → 4；×
4 → 1；×  4 → 2；√    4 → 3；×
5 → 1；×  5 → 4；×
3.15 引入挂起状态的理由是什么，给出一个挂起的时机（任意就绪、阻塞活动状态下）
答：
引入挂起状态的目的就是使一些进程已占用的系统资源让出部分，或全部（PCB仍在系统中），以供其它进程利用让出的系统资源，提高系统的整体效率。
一个挂起的时机就是所有进程都在等待I/O，而处理机在空闲时。
3.16 为什么可以出现从各种状态的进程直接进入完成状态 ？
答：
    如果父进程终止，或被创建它的进程终止，则表明一个进程可以在任何状态下终止而进入完成状态。
3.17 操作系统为什么需要考虑处理机的执行模式，通常由用户模式进入系统模式的时机是什么？
答：
    使用两种模式的原因是很显然的，它可以保护操作系统及相关的各种数据表不受到用户进程的干涉，这也是操作系统管理和控制计算机系统的重要技术手段。
由用户模式进入系统模式的时机是中断事件的发生。
3.18 解释原语的含义，如果原语是由一段程序构成，为什么说原语是不能并发执行的 ？不是说系统内多个程序（进程）可以并发执行吗 ？
答：
    原语的含义是原子操作不可分割的基本单位。
    因为它包含有共享变量。
3.19 给出一个唤醒进程的时机，并说明可以由谁唤醒一个在阻塞态的进程
    答：
        当存在等待I/O的进程在I/O完成中断信号到来后被唤醒。唤醒阻塞态进程可以是同步进程，及系统程序（如中断处理程序）。
3.20 进程之间的制约关系有几种，请分别给出每一种制约关系在现实生活中的具体原由和例子。
答：
    有两种：直接和间接制约关系。
    直接制约关系：运动会上发令员与记时员的关系。
    间接制约关系：对向在一座仅可以通过一辆车的桥上行使（共同竞争一座桥）。
3.21 引入线程的根本原因是什么 ？
答：
    从计算机的效率，多个并发活动减少系统对于并发所带来的时/空开销。
3.22 从调度、资源分配对进程和线程进行比较。
答：
    调度；进程在传统的操作系统中，既是资源的拥有者，也是系统调度和分派的单位。而在引入线程之后，进程仅作为资源的分配单位，线程作为调度和分派的单位。在同一进程内，线程的切换不会引起进程的切换；而由一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，才会发生进程切换。
系统资源；在引入线程的操作系统中，线程成为了被调度和分派的基本单位。线程基本不拥有资源，只有一些运行所必须的资源（如程序计数器、一组寄存器和栈），但它可以和进程内其它线程共享进程所拥有的全部资源，即一个进程的代码段、数据段以及系统资源（如打开的文件、I/O设备等）。
3.23 用户级线程与内核级线程最主要的区别是什么 ？
答：
    有两点：
    （1）许多系统调用都会引起用户执行流的阻塞。因此，当用户级线程执行一个系统调用时，不仅这个线程被阻塞，整个进程的所有线程都被阻塞了。
（2）在纯粹的用户级线程策略中，由于内核是按进程作为调度单位的，因此一个多线程用户应用程序不能利用多处理技术。内核一次只将一个进程分配给一个处理机，也就只能有一个线程可以执行

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