计算机操作系统(第三版)第二章复习课件

③ 给出进程相应程序的算法描述或流程控制，并把P/wait、
V/signal操作加到程序的适当地方。
信号量及P、V操作讨论
某一进程若收不到另一进程给它提供的必要信息就不能继 续下去，这种情况表明了两个进程之间在某些点上要交换信息， 相互交流运行情况。这种制约关系称为同步关系，基本形式是 “进程－进程”。 这种制约关系主要源于进程间的合作，同步设置在不同进 程之间以达到多种进程间的同步 若某一进程要求使用某种资源，而该资源被另一进程使用。 并且这一资源不允许两个进程同时使用，那么该等待已占用资 源释放资源后再使用，这种制约关系称为互斥，基本形式为
同步信号量S
信号量mutex1 信号量mutex2
表示同时在超级市场购物的人数；
表示入口临界资源； 表示出口临界资源。
只要S<=100,顾客便可进入超级市场。S=100 mutex1/ mutex2的初始值为1
Var S, mutex1, mutex2: semaphore; S:=100; mutex1:=1; mutex2:=1 process Pi: begin wait(S); wait(mutex1); 进入口处，取一只篮子； signal(mutex1); 选购商品; wait(mutex2); 结账，并归还篮子； signal(mutex2); signal(S); end
12.进程之间必须互相协调，彼此之间交换信息，这就是进 程之间的通信。 P-V 操作只是低级通信原语，解决大量 信息交换问题要采用高级通信原语。目前常用的高级通 信机构有：消息缓冲通信、管道通信和信箱通信。
13. 进程控制的作用是：对进程在整个生命周期中各种状态 之间的转换进行有效的控制。进程控制是通过原语来实 现的，用于进程控制的原语一般有：创建进程、撤消进 程、阻塞进程、唤醒进程等。 14. 在支持线程的操作系统中，线程是进程的一个实体，是 系统实施调度的独立单位。引入线程的目的是进一步提 高系统的并发度，减少系统的开销。在操作系统中引入 线程概念的主要目的是减少程序并发执行时所需付出的 时空开销，提高程序执行的并发程度。
引入 前趋图 状态
第二章 进 程 管 理 进程控制 基本概念 同步与互斥
进程同步
临界资源和临界区
进程 区 别 线程
进程通信 消息 共享存储器 管道
同步机制四规则
同步方法 区别
基本概念
信号量
管程
用户级与内核级
线程同步与控制
类别
经典同步问题
小
结
1. 前趋图是一个有向无循环图，图中每个结点可以表示一条语 句、一个程序段或一个进程。边表示两个结点的前趋关系。 2. 并发程序和顺序程序有本质上的差异。为了能更好地描述程 序的并发执行，程序并发执行与顺序执行相比产生了一些新 特性：间断性、失去封闭性、不可再现性。实现操作系统的 并发性和共享性，引入“进程”的概念。 3. 进程：是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一 次运行活动,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 （重点） 4. 进程具有五特性：并发性、动态性、独立性、交互性、异步 性。进程是动态的概念，而程序是静态的概念。
3、在进程状态转换时，下列（ D ）转换是不可能发生的。 A、就绪态→运行态 B、运行态→就绪态 C、运行态→阻塞态 D、阻塞态→运行态 4 ．在一个单处理机系统中，若有６个用户进程，在非管态的 某一时刻，处于就绪 状态的用户进程最多有（ A ）个。 A. 5 B. 6 C. 1 D. 4 5.wait操作可能导致：( C )。 A. 进程就绪 B. 进程结束 C. 进程阻塞
由西向东行的车辆： begin wait (S2); C2 = C2+1; if ( C2 = = l ) then wait (mutex); signal ( S2 ); 过桥; wait (S2); C2 = C2-1; if ( C2 = = 0) then signal ( mutex ); signal(S2); end coend
2、某处有一东、西向单行道，其上班交通并不繁忙。试用 wait和signal操作正确实现该东、西向单行道的管理：当有车 由东向西（或由西向东）行驶时，另一方向的车需要等待； 同一方向的车可连续通过；当某一方向已无车辆在单行道行 驶时，则另一方向的车可以驶入单行道（要求写出信号量含 义和程序描述 ）。 解：单车道意味着双向车流必须互斥地通过桥。 设置信号量mutex控制双向车流对桥的互斥使用。初值 mutex=1。 定义两个计数器C1和C2，分别记录由东向西行的车辆数 和由西向东行的车辆数。 设置信号量S1控制计数器C1的互斥使用。初值S1=1。 设置信号量S2控制计数器C2的互斥使用。初值S2=1。 Semaphore： S1=1, S2=1, mutex=1; int: C1 =0; C2 = 0;
入。
5、简述进程同步与互斥的概念与区别。
所谓进程同步是指多个相互合作的进程，在一些关键点上 可能需要互相等待或互相交换信息，这种相互制约关系称为进
程同步。
在操作系统中，当一个进程进入临界区使用临界资源时， 另一个进程必须等待，当占用临界资源的进程退出临界区后， 另一个进程才允许去访问此临界资源，称进程之间的这种相互 制约关系为进程互斥。
8. 临界资源：也称独占资源，是指在一段时间内只允许一个 进程访问的资源。 在进程中，访问临界资源的代码称为临 界区。用P、V操作管理临界区时，任何一个进程在进入临界 区之前应调用P操作，退出临界区时调用V操作。 （重点） 9. 访问临界资源应遵循的四准则为：空闲让进、忙则等待、有 限等待、让权等待。 10.信号量的物理意义是当信号量值大于零时表示可用资源的数 目：当信号量值小于零时，其绝对值为在该信号量上等待的 进程个数。 11.多道程序系统中，并发运行的进程之间存在着两种相互作用 关系：直接相互作用和间接相互作用。进程间的直接相互作 用构成进程的同步。进程间的间接相互作用构成进程互斥。 设信号量为S，并在其上实施P-V操作，以实现进程间的同步 和互斥。同类进程即为互斥关系，不同类进行即为同步关系。
5. 在操作系统核心中，为进程定义了一个专门的数据结构， 称为进程控制块PCB。系统利用PCB来描述进程的基本情况 以及进程的运行变化过程。PCB是进程存在的唯一标志：进 程由程序、数据和进程控制块PCB三部分组成。（重点） 6. 进程控制块的初始化工作包括初始化标识符信息、初始化 处理机状态信息、初始化控制信息。 7. 运行中的进程可以处于三种状态之一：运行、就绪、阻塞 （等待）。系统中进程排成队列，就绪队列、阻塞队列。 当进程执行的时间片用完时，进行由执行状态转变为就绪 状态。执行状态只能由就绪状态转换；而无法由阻塞状态 直接转换。（重点）
(4)设有6个进程共享同一互斥段，若最多允许有3个进程进入
3 。 互斥段，则所采用的互斥信号量的初值为____ (9) 有3 个进程共享同一程序段，而每次最多允许两个进程进 入该程序段，若用P、V操作作同步机制，则信号量S的取值 2, 1, 0, -1 。 范围为__________
1、若信号量S的初值为2，当前值为-1，则表示有（ B ）等 待进程。 A、0个 B、1个 C、2个 D、3个 2、分配到必要的资源并获得处理机时的进程状态是 ( B ) 。 A、就绪状态 B、执行状态 C、阻塞状态 D、撤销状态
Wait或 P操作前，而两个 signal或 V操作无关紧要.
一、填空题 PCB 、程序段 (1)从静态角度上看，进程是由______ _______、数据段 _______三 部分组成。 (2)正在执行的进程由于用完其时间片而被暂停执行，此时进 就绪状态 。 程应从执行状态变成为_________ 访问临界资源 的那段代码。 (3)临界区是指进程中用于_____________
2. 请画图说明进程三种基本状态之间的转换，并指出转源：也称独占资源，是指在一段时间内只允许一 个进程访问的资源。例如打印机，也可以是进程共享的数据、 变量等。 4.什么是临界区？ 答：每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区。每 次只准许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进
其实互斥是进程同步的一种特殊情况，互斥也是为了达
到让进程之间协调推进的目的。
应用题
1.购物问题。某超级市场，可容纳100个人同时购物，
入口处备有篮子，每个购物者可持一个篮子入内购
物。出口处结账，并归还篮子（出、入口仅容纳一
人通过）。请用 wait（P）、signal（V）操作完成 购物算法。
答：
生产者—消费者问题
15. 经典进程的同步问题 :
读者-写者问题
哲学家进餐问题
关于PV问题的解题思路：主要是看进程等的信号和要发 出的信号是什么，等信号用P/wait，发信号用V/signal。
主要步骤是：
① 分析清楚题目涉及的进程和它们之间的制约关系（同步或 互斥）。 ② 设置信号是（包括信号量的个数和初值及其物理含义）， 合作进程间需要收发几条消息相应就设置几个信号量。
cobegin 由东向西行的车辆： begin wait (S1); C1 = C1+1; if ( Cl = = l ) then wait (mutex); signal ( S1 ); 过桥; wait (S1); C1 = C1-1; if ( C1 = = 0) then signal ( mutex ); signal (S1); end
D. 新进程创建
6.( D ) 是一种只能进行wait 操作和 signal 操作的特殊变量。
A、调度
B、进程
C、同步
D、信号量
1.PCB（进程控制块）是标志进程存在的数据结构。（ T ）
2.操作系统中进程是一个独立运行的单位，是系统进行资源
分配和调度的基本单位（ T ） 3.创建线程比创建进程开销小。（ T ） 4. 进程存在的唯一标志是它是否处于运行状态。（ F ） 5. 在操作系统中引入线程概念的主要目的是处理进程与进程