操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)方案

操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)方案一、復(fù)習(xí)重點(diǎn)和要求第1章操作系統(tǒng)概述考核學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)的定義、主要功能、主要類型、操作系統(tǒng)的特征以及分時(shí)概念等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡?.操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。記憶要點(diǎn)：操作系統(tǒng)是什么——是系統(tǒng)軟件；操作系統(tǒng)管什么——控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種資源；操作系統(tǒng)有何用——擴(kuò)充硬件功能，方便用戶使用。2.操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)的五大主要功能：存儲(chǔ)管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理、用戶接口管理?！纠斫狻坎僮飨到y(tǒng)的特征：并發(fā)、共享和異步性。理解模擬：并發(fā)——“大家都前進(jìn)了”；共享——“一件東西大家用”；異步性——“你走我停”，“走走停?！?。操作系統(tǒng)的主要類型操作系統(tǒng)的主要類型有：多道批處理系統(tǒng)、分時(shí)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、個(gè)人機(jī)操作系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)和嵌入式操作系統(tǒng)。UNIX系統(tǒng)是著名的分時(shí)系統(tǒng)。分時(shí)概念：主要是指若干并發(fā)程序?qū)PU時(shí)間的共享?！玖私狻坎僮飨到y(tǒng)的形成；分時(shí)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)；操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位：是裸機(jī)之上的第一層軟件，是建立其他所有軟件的基礎(chǔ)。操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：整體結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。操作系統(tǒng)為用戶提供的三種用戶接口：圖形用戶接口、命令行接口和程序接口。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核與用戶程序、應(yīng)用程序之間的接口。在UNIX/Linux系統(tǒng)，系統(tǒng)調(diào)用以C函數(shù)的形式出現(xiàn)。第2章進(jìn)程管理考核學(xué)生對(duì)進(jìn)程定義、進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換、進(jìn)程的組成、競(jìng)爭(zhēng)條件和臨界區(qū)、進(jìn)程的同步與互斥、信號(hào)量和Ｐ、Ｖ操作及其一般應(yīng)用、死鎖的概念和產(chǎn)生死鎖的必要條件等內(nèi)容學(xué)習(xí)情況。【掌握】進(jìn)程的定義：進(jìn)程是程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過(guò)程。進(jìn)程與程序的主要區(qū)別。進(jìn)程最基本的屬性是動(dòng)態(tài)性和并發(fā)性。進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換進(jìn)程的3種基本狀態(tài)是：運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)。掌握教材38頁(yè)的進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換圖。進(jìn)程的同步與互斥的概念?？梢院?jiǎn)單理解為：同步是協(xié)作，互斥是競(jìng)爭(zhēng)。信號(hào)量和Ｐ、Ｖ操作及其一般應(yīng)用。運(yùn)用信號(hào)量機(jī)制和Ｐ、Ｖ操作，解決并發(fā)進(jìn)程一般的互斥和同步問(wèn)題。解決此類問(wèn)題的一般方式：根據(jù)問(wèn)題給出的條件，確定進(jìn)程有幾個(gè)或幾類；確定進(jìn)程間的制約關(guān)系——是互斥，還是同步；各相關(guān)進(jìn)程間通過(guò)什么信號(hào)量實(shí)現(xiàn)彼此的制約，標(biāo)明信號(hào)量的含義和初值；用P、V操作寫(xiě)出相應(yīng)的代碼段；驗(yàn)證代碼的正確性：設(shè)以不同的次序運(yùn)行各進(jìn)程，是否能保證問(wèn)題的圓滿解決。切忌按固定順序執(zhí)行各進(jìn)程?！纠斫狻慷嗟莱绦蛟O(shè)計(jì)概念及其優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)程的一般組成，應(yīng)深入理解進(jìn)程控制塊的作用。每個(gè)進(jìn)程有惟一的進(jìn)程控制塊。Linux進(jìn)程管理的基本命令：ps、kill、sleep。理解進(jìn)程臨界資源和臨界區(qū)的概念，進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)的調(diào)度原則。信號(hào)量概念，P、V操作執(zhí)行的動(dòng)作。死鎖的概念；死鎖的4個(gè)必要條件：互斥條件、不可搶占條件、占有且申請(qǐng)條件、循環(huán)等待條件?！玖私狻窟M(jìn)程間的3種高級(jí)通信：共享內(nèi)存、管道文件和消息傳遞。第3章處理機(jī)調(diào)度考核學(xué)生對(duì)作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的功能、性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、常用調(diào)度算法、Linux常用調(diào)度命令、中斷處理過(guò)程、shell命令執(zhí)行過(guò)程等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡孔鳂I(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的功能作業(yè)調(diào)度的功能見(jiàn)教材85頁(yè)，進(jìn)程調(diào)度的功能見(jiàn)教材86頁(yè)。在一般操作系統(tǒng)中，進(jìn)程調(diào)度是必須具備的。常用調(diào)度算法掌握三種基本調(diào)度算法（先來(lái)先服務(wù)法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法、優(yōu)先級(jí)法）的實(shí)現(xiàn)思想，并能進(jìn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)的計(jì)算。要求：能利用圖表形式列出各作業(yè)或進(jìn)程的有關(guān)時(shí)間值，如到達(dá)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、開(kāi)始時(shí)間、完成時(shí)間等，利用評(píng)價(jià)公式計(jì)算出各指標(biāo)的值，如周轉(zhuǎn)時(shí)間、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。【理解】作業(yè)的四種狀態(tài)：提交、后備、執(zhí)行和完成。作業(yè)調(diào)度與進(jìn)程調(diào)度的關(guān)系。簡(jiǎn)單比喻：作業(yè)調(diào)度是演員上場(chǎng)前的準(zhǔn)備，進(jìn)程調(diào)度是讓演員上場(chǎng)表演。調(diào)度性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)調(diào)度算法的指標(biāo)：吞吐量、周轉(zhuǎn)時(shí)間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。中斷處理過(guò)程：保存現(xiàn)場(chǎng)、分析原因、處理中斷和中斷返回。shell命令的一般執(zhí)行過(guò)程?！玖私狻空{(diào)度的三個(gè)級(jí)別：高級(jí)調(diào)度、中級(jí)調(diào)度和低級(jí)調(diào)度，其中高級(jí)調(diào)度又稱作業(yè)調(diào)度，低級(jí)調(diào)度又稱進(jìn)程調(diào)度。調(diào)度策略的選擇。中斷概念中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件做出的一種反應(yīng)，它使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場(chǎng)后自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理該事件后，如被中斷進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)最高，則返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的程序。第4章存儲(chǔ)管理考核學(xué)生對(duì)重定位、分區(qū)法、分頁(yè)的概念、虛擬存儲(chǔ)概念、請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理技術(shù)、常用頁(yè)面置換算法?！菊莆铡空莆找韵赂拍睿哼壿嫷刂?、物理地址、邏輯地址空間、物理地址空間、重定位、靜態(tài)重定位、動(dòng)態(tài)重定位、碎片、虛擬存儲(chǔ)器。分區(qū)法分區(qū)法分為固定分區(qū)法和動(dòng)態(tài)分區(qū)法兩種。要掌握其基本原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地址轉(zhuǎn)換、內(nèi)存空間的分配與釋放、分配算法、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。分頁(yè)技術(shù)掌握分頁(yè)存儲(chǔ)管理的基本方法，如地址表示、從邏輯地址到物理地址的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。虛擬存儲(chǔ)器虛擬存儲(chǔ)器（VirtualMemory）是用戶能作為可編址內(nèi)存對(duì)待的虛擬存儲(chǔ)空間，它使用戶邏輯存儲(chǔ)器與物理存儲(chǔ)器分離，是操作系統(tǒng)給用戶提供的一個(gè)比真實(shí)內(nèi)存空間大得多的地址空間。虛擬存儲(chǔ)器的基本特征：虛擬擴(kuò)充、部分裝入、離散分配、多次對(duì)換。此外，虛擬存儲(chǔ)器的容量不是無(wú)限大的，它主要受到地址的字長(zhǎng)和外存容量的限制請(qǐng)求分頁(yè)技術(shù)請(qǐng)求分頁(yè)存儲(chǔ)管理技術(shù)是在單純分頁(yè)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，二者根本區(qū)別在于請(qǐng)求分頁(yè)提供虛擬存儲(chǔ)器。實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求分頁(yè)，系統(tǒng)必須提供一定容量的內(nèi)存和外存，以及支持分頁(yè)機(jī)制，還需要有頁(yè)表機(jī)制、缺頁(yè)中斷機(jī)構(gòu)以及地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。常用頁(yè)面置換算法能應(yīng)用先進(jìn)先出法（FIFO）、最佳置換法（OPT）、最近最少使用置換法（LRU）的實(shí)現(xiàn)思想計(jì)算頁(yè)面淘汰序列、缺頁(yè)次數(shù)以及缺頁(yè)率?！纠斫狻恐囟ㄎ话堰壿嫷刂忿D(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)存物理地址的過(guò)程稱作重定位。根據(jù)重定位的時(shí)機(jī)，分為靜態(tài)重定位和動(dòng)態(tài)重定位。理解它們的概念、實(shí)現(xiàn)思想和優(yōu)缺點(diǎn)。?！玖私狻看鎯?chǔ)器層次了解典型的存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)：寄存器、高速緩存、內(nèi)存、磁盤(pán)、磁帶。用戶程序的地址空間用戶程序的主要處理階段：編輯、編譯、鏈接、裝入和運(yùn)行。對(duì)換技術(shù)的實(shí)現(xiàn)思想。第5章文件系統(tǒng)考核學(xué)生對(duì)文件的分類、文件系統(tǒng)的功能、文件的邏輯組織和物理組織、文件的目錄結(jié)構(gòu)、文件存儲(chǔ)空間的管理、文件的存取控制等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況?！菊莆铡课募到y(tǒng)的功能一般說(shuō)來(lái)，文件系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：文件管理、目錄管理、文件存儲(chǔ)空間的管理、文件的共享和保護(hù)、提供方便的接口。文件的邏輯組織和物理組織掌握文件的邏輯組織和物理組織的概念，以及相應(yīng)的組織形式。文件的目錄結(jié)構(gòu)文件目錄的基本組織方式有單級(jí)目錄、二級(jí)目錄、樹(shù)形目錄。文件存儲(chǔ)空間的管理文件存儲(chǔ)空間的管理是對(duì)外存空間中空閑盤(pán)塊的管理。對(duì)空閑盤(pán)塊的管理方式主要有：空閑盤(pán)塊表、空閑塊鏈接、位示圖和空閑塊成組鏈接等。【理解】文件的分類按用途分為：系統(tǒng)文件、庫(kù)文件、用戶文件；按文件中的數(shù)據(jù)形式分為：源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件；按存取權(quán)限分為：只讀文件、讀寫(xiě)文件、可執(zhí)行文件；按保存時(shí)間分為：臨時(shí)文件、永久文件；在UNIX/Linux和MS-DOS系統(tǒng)中，文件分為普通文件、目錄文件和特殊文件。而普通文件又分為ASCII文件和二進(jìn)制文件兩種。文件的存取控制為了實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)的安全，文件需要保護(hù)和保密。對(duì)文件的存取控制可分別由存取類型來(lái)設(shè)定，如讀、寫(xiě)、執(zhí)行等，也可以通過(guò)命名、口令、存取權(quán)限或者加密的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)文件的保護(hù)和保密【了解】文件的鏈接Linux具有為一個(gè)文件起多個(gè)名字的功能，稱為鏈接。文件鏈接是實(shí)現(xiàn)文件共享的有效途徑，分為硬鏈接和符號(hào)鏈接。第6章設(shè)備管理考核學(xué)生對(duì)設(shè)備管理功能、設(shè)備分配技術(shù)、緩沖技術(shù)、SPOOLing系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概念、磁盤(pán)調(diào)度和管理等內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況。【掌握】設(shè)備管理的功能操作系統(tǒng)中設(shè)備管理的功能簡(jiǎn)單地說(shuō)就是：監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)；進(jìn)行設(shè)備分配；完成I/O操作；緩沖管理與地址轉(zhuǎn)換。設(shè)備分配技術(shù)設(shè)備分配技術(shù)主要有：獨(dú)占分配、共享分配和虛擬分配。獨(dú)占分配適用于獨(dú)占設(shè)備，系統(tǒng)效率低；共享分配適用于高速、大容量直接存儲(chǔ)的共享設(shè)備，設(shè)備的利用率較高；虛擬分配技術(shù)利用共享設(shè)備去實(shí)現(xiàn)獨(dú)占設(shè)備的功能，從而使獨(dú)占設(shè)備“感覺(jué)上”成為可共享的、快速的I/O設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序概念設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是控制設(shè)備動(dòng)作（如設(shè)備的打開(kāi)、關(guān)閉、讀、寫(xiě)等）的核心模塊，用來(lái)控制設(shè)備上數(shù)據(jù)的傳輸。磁盤(pán)調(diào)度算法常用的磁盤(pán)調(diào)度算法有：先來(lái)先服務(wù)法、最短尋道時(shí)間優(yōu)先法和電梯法。重點(diǎn)掌握前兩種磁盤(pán)調(diào)度算法?！纠斫狻吭O(shè)備獨(dú)立性設(shè)備獨(dú)立性是設(shè)備管理要達(dá)到的目標(biāo)之一，就是說(shuō)，用戶程序應(yīng)與實(shí)際使用的物理設(shè)備無(wú)關(guān)，由操作系統(tǒng)考慮因?qū)嶋H設(shè)備不同而需要使用不同的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等問(wèn)題。SPOOLing系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)虛擬分配最成功的技術(shù)是SPOOLing（外部設(shè)備聯(lián)機(jī)并行操作），也稱假脫機(jī)技術(shù)。SPOOLing系統(tǒng)用常駐內(nèi)存的進(jìn)程去模擬一臺(tái)外圍機(jī)，用一臺(tái)主機(jī)就可完成脫機(jī)技術(shù)中需用三臺(tái)計(jì)算機(jī)完成的工作。理解SPOOLing系統(tǒng)的功能和實(shí)現(xiàn)思想。緩沖技術(shù)理解引入緩沖技術(shù)的主要目的和緩沖區(qū)的設(shè)置方式?！玖私狻吭O(shè)備分類和標(biāo)識(shí)了解設(shè)備的一般分類：存儲(chǔ)設(shè)備（塊設(shè)備），輸入/輸出設(shè)備（字符設(shè)備）。處理I/O請(qǐng)求的步驟現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展考核學(xué)生對(duì)現(xiàn)代操作系統(tǒng)發(fā)展、嵌入式和分布式操作系統(tǒng)的一般知識(shí)的學(xué)習(xí)情況?！玖私狻壳度胧讲僮飨到y(tǒng)的概念、功能和特性嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)中使用的操作系統(tǒng)。作為一種操作系統(tǒng)，它具有一般操作系統(tǒng)的基本功能，但是，由于嵌入式操作系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和應(yīng)用環(huán)境與一般操作系統(tǒng)不同，所以它有自身的特點(diǎn)，其的最大特點(diǎn)就是可定制性。分布式操作系統(tǒng)的概念、功能和特性。分布式操作系統(tǒng)是配置在分布式系統(tǒng)上的共用操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)實(shí)施系統(tǒng)整體控制，對(duì)分布在各節(jié)點(diǎn)上的資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，并且支持對(duì)遠(yuǎn)程進(jìn)程的通信協(xié)議。分布式操作系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)用戶面前的虛擬單處理機(jī)系統(tǒng)到具體的分布式系統(tǒng)的映射。它有如下三個(gè)基本功能：進(jìn)程管理；通信管理和資源管理。未來(lái)操作系統(tǒng)應(yīng)具有的新特征。更強(qiáng)的分布式處理能力，更高的安全性和可靠性，符合開(kāi)放式模型，更方便的用戶界面。二、復(fù)習(xí)方法和建議1．復(fù)習(xí)方法（1）對(duì)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)要從宏觀和微觀兩方面把握。宏觀方面：牢記操作系統(tǒng)的定義。理解操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位，明確操作系統(tǒng)進(jìn)行資源管理的五大功能，即：存儲(chǔ)管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理和用戶接口管理。教材從第2章到第6章分別介紹了這些功能的具體內(nèi)涵。微觀方面：針對(duì)于進(jìn)程、處理機(jī)、存儲(chǔ)器、文件、設(shè)備管理，應(yīng)掌握操作系統(tǒng)是如何管理計(jì)算機(jī)的這些資源的，理解有關(guān)概念、原理、技術(shù)和方法。（2）重視課程實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)動(dòng)手能力。操作系統(tǒng)的上機(jī)實(shí)驗(yàn)很重要，它不僅可以加深對(duì)課本知識(shí)的理解，而且可以學(xué)到很多實(shí)際工作的經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于增強(qiáng)動(dòng)手技能和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力、提高專業(yè)素質(zhì)很有幫助。2．復(fù)習(xí)建議（1）在復(fù)習(xí)時(shí)圍繞操作系統(tǒng)是什么、干什么、如何干這一主線，分層次進(jìn)行總結(jié)。抓住重點(diǎn)，掌握基本概念和基本方法，注意知識(shí)的前后連貫。操作系統(tǒng)中概念很多，要突出掌握重點(diǎn)概念，如：操作系統(tǒng)定義，進(jìn)程、重定位、死鎖等概念。要結(jié)合主教材和本復(fù)習(xí)指導(dǎo)中給出的教學(xué)要求，首先對(duì)每一章講的問(wèn)題是什么要搞清楚。然后，總結(jié)一下：針對(duì)該問(wèn)題引入什么概念，該概念用來(lái)解決什么基本問(wèn)題，采用什么基本方法予以解決。如果能把各章知識(shí)連貫起來(lái)、并結(jié)合上機(jī)體會(huì)進(jìn)行復(fù)習(xí)，效果會(huì)更好。對(duì)于基本概念在理解其所指對(duì)象的基礎(chǔ)上，記住其定義的表述。如：進(jìn)程，是針對(duì)多道程序執(zhí)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題而引入的，記住其定義表述。然后，進(jìn)程與程序有何區(qū)別？有什么基本特征呢？如何體現(xiàn)其動(dòng)態(tài)性呢？進(jìn)程在活動(dòng)中彼此會(huì)發(fā)生什么關(guān)系呢？怎么解決呢？通過(guò)由表及里地分析，就便于掌握知識(shí)要點(diǎn)，盡量在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶。對(duì)于操作系統(tǒng)的基本概念應(yīng)掌握其實(shí)質(zhì)是什么，是針對(duì)什么事物的，記住其表述要點(diǎn)。對(duì)于基本功能應(yīng)掌握其是解決什么問(wèn)題的，性能如何。對(duì)于基本方法和技術(shù)應(yīng)理解其如何解決問(wèn)題。（2）結(jié)合生活中的例子，體會(huì)操作系統(tǒng)的管理方法。操作系統(tǒng)許多管理方法都可以在日常生活中找到例子，學(xué)習(xí)時(shí)可以聯(lián)想日常生活中熟悉的管理示例反復(fù)體會(huì)操作系統(tǒng)的管理方法，以加深對(duì)問(wèn)題的理解。如程序和進(jìn)程的關(guān)系，就像歌譜和唱歌；進(jìn)程的同步關(guān)系就像跑接力賽；先來(lái)先服務(wù)算法如同排隊(duì)買(mǎi)票；等等。（3）注重平時(shí)練習(xí)，加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力。平時(shí)應(yīng)認(rèn)真、獨(dú)立地完成課后習(xí)題和網(wǎng)上的自測(cè)題，正確地使用答案。在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)把練習(xí)再?gòu)?fù)習(xí)一遍，掌握做題的規(guī)律和技巧，特別對(duì)重點(diǎn)要求的內(nèi)容和解題出現(xiàn)過(guò)錯(cuò)誤的地方應(yīng)格外注意。根據(jù)教學(xué)大綱要求，考試難度不會(huì)超出規(guī)定范圍。對(duì)基本內(nèi)容應(yīng)牢固掌握，并能進(jìn)行適當(dāng)?shù)仂`活應(yīng)用。3.復(fù)習(xí)思考為什么要學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)？（1）選擇操作系統(tǒng)。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往配備多種操作系統(tǒng)以滿足不同的用途，通過(guò)學(xué)習(xí)可以了解不同類型操作系統(tǒng)的用途，有助于我們選擇合適的操作系統(tǒng)為用戶服務(wù)。（2）分析操作系統(tǒng)。了解操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，可以較為準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，至少能確定問(wèn)題位置，通知操作系統(tǒng)的生產(chǎn)商來(lái)處理。分析和研究操作系統(tǒng)，不知道操作系統(tǒng)的基本原理是難以完成的。（3）設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)。針對(duì)現(xiàn)實(shí)工作任務(wù)的需要，能設(shè)計(jì)或擴(kuò)充現(xiàn)有操作系統(tǒng)，這是學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的最高層次，需要扎實(shí)的計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，特別是操作系統(tǒng)的基本原理、技術(shù)和方法。（4）操作系統(tǒng)中實(shí)用的資源管理方法和技術(shù)，可以應(yīng)用于其他的管理和控制領(lǐng)域。有人說(shuō)“操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和管理技術(shù)的結(jié)合”，如何在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)硬件條件下通過(guò)軟件達(dá)到目標(biāo)并努力實(shí)現(xiàn)高效性，如何在空間和時(shí)間中權(quán)衡，機(jī)制與策略，等等，操作系統(tǒng)管理資源的思路和方法體現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)生活中的管理技術(shù)。1.1本章知識(shí)點(diǎn)本章的內(nèi)容描述了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的概貌，如什么是操作系統(tǒng)，它的主要功能和主要類型，操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這一章在全書(shū)中起著提綱挈領(lǐng)的作用，后面的各個(gè)章節(jié)將分別對(duì)操作系統(tǒng)的各項(xiàng)功能做詳細(xì)剖析。學(xué)好第一章對(duì)于我們從總體上把握操作系統(tǒng)有著指導(dǎo)作用。本章的主要知識(shí)點(diǎn)為：（1）操作系統(tǒng)的定義一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件是計(jì)算機(jī)物理裝置本身，是計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)；簡(jiǎn)單地說(shuō)，軟件是計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，軟件分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和支撐軟件三大類。操作系統(tǒng)的定義如下：操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。（2）操作系統(tǒng)的主要功能操作系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)基本的系統(tǒng)軟件，具有五大功能，分別是：存儲(chǔ)管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理和用戶接口管理。教材從第2章到第6章將分別介紹這些主要功能。（3）操作系統(tǒng)的主要類型操作系統(tǒng)在發(fā)展中形成了以下類型，它們是批處理操作系統(tǒng)、分時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、個(gè)人機(jī)操作系統(tǒng)等。其中前三種屬于傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)類型，后面的操作系統(tǒng)類型是隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式處理等新技術(shù)的應(yīng)用而產(chǎn)生的，屬于現(xiàn)代操作系統(tǒng)。（4）操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般說(shuō)來(lái)，操作系統(tǒng)有如下四種結(jié)構(gòu)：整體結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)，虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它們?cè)谠O(shè)計(jì)上各有優(yōu)缺點(diǎn)。UNIX系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)是當(dāng)代最著名的多用戶、多進(jìn)程、多任務(wù)的分時(shí)操作系統(tǒng)。本章對(duì)它們的發(fā)展歷史、主要特點(diǎn)以及內(nèi)核的結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了介紹。1.2典型例題解析【例1】什么是操作系統(tǒng)？答案操作系統(tǒng)是控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各種硬件和軟件資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件（或程序集合），是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。分析操作系統(tǒng)作為本課程最重要的概念，同學(xué)們一定要牢記?？梢詮娜齻€(gè)方面理解這個(gè)概念，然后在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶。（1）操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件。（2）對(duì)內(nèi)，操作系統(tǒng)控制和管理各種資源，有效地組織多道程序運(yùn)行。被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)所引用的一切客體都稱為資源。這里所說(shuō)的客體可能是處理機(jī)、設(shè)備、內(nèi)存、外存等硬件，也可能是程序和數(shù)據(jù)等軟件。（3）對(duì)外，操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。它為用戶提供服務(wù)，方便用戶使用計(jì)算機(jī)。如果同學(xué)們理解了操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位，那么對(duì)于學(xué)習(xí)這個(gè)概念有幫助?！纠?】在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是（）。A．處于裸機(jī)之上的第一層軟件B．處于硬件之下的底層軟件C．處于應(yīng)用軟件之上的系統(tǒng)軟件D．處于系統(tǒng)軟件之上的用戶軟件答案A分析解答這道題主要是清楚操作系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)處于一個(gè)承上啟下的地位，它對(duì)內(nèi)管理計(jì)算機(jī)的各種軟硬件資源（文件、作業(yè)、存儲(chǔ)器、設(shè)備、進(jìn)程），對(duì)外向用戶提供良好界面的服務(wù)，方便用戶使用計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)屬于系統(tǒng)軟件，但卻又不同與其他的系統(tǒng)軟件。從下圖可以看出，操作系統(tǒng)緊貼硬件，是裸機(jī)之上的第一層軟件，是對(duì)硬件的擴(kuò)充，其他系統(tǒng)軟件都建立在操作系統(tǒng)之上。而應(yīng)用軟件是建立在系統(tǒng)軟件之上的，更貼近用戶。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件，因此D是錯(cuò)誤的。C說(shuō)系統(tǒng)軟件在應(yīng)用軟件之上，這與圖中的情況相反，顯然不對(duì)。而硬件之下則沒(méi)有軟件存在，所以B根本就不正確。所以A才是正確答案。以上是用排除法來(lái)進(jìn)行選擇，如果同學(xué)們已經(jīng)理解了操作系統(tǒng)的地位，就可以直接選擇A，這樣可以節(jié)省答題的時(shí)間?！纠?】現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本特征是（）、資源共享和異步性。A．多道程序設(shè)計(jì)B．中斷處理C．實(shí)現(xiàn)分時(shí)與實(shí)時(shí)處理D．程序的并發(fā)執(zhí)行答案D分析操作系統(tǒng)也是一個(gè)程序，不過(guò)與其他程序相比，它有三個(gè)非常重要的特性：即多任務(wù)并行、多用戶資源共享和異步性，把握操作系統(tǒng)的這些特性對(duì)于深刻理解操作系統(tǒng)會(huì)有很大幫助。并發(fā)性是指兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)在同一給定的時(shí)間間隔中進(jìn)行。這是一個(gè)宏觀上的概念。以多道程序?yàn)槔?，這里的并發(fā)性不僅體現(xiàn)在用戶程序與用戶程序之間并發(fā)執(zhí)行，還體現(xiàn)在用戶程序與操作系統(tǒng)程序之間的并發(fā)執(zhí)行。因而從宏觀上看，這些程序是同時(shí)向前推進(jìn)的。資源共享是指多個(gè)任務(wù)共享計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源，如處理機(jī)、內(nèi)存、外存、設(shè)備和數(shù)據(jù)等。這種共享是在操作系統(tǒng)的控制下實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于一個(gè)給定的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它的資源配置情況是相對(duì)固定的，而系統(tǒng)中多道程序?qū)τ谫Y源的需求則是變化的，且通常是不可預(yù)知的；操作系統(tǒng)要掌握系統(tǒng)中當(dāng)前資源的使用情況，并據(jù)此決定各程序進(jìn)入系統(tǒng)的次序以及使用資源的次序。異步性體現(xiàn)了多道程序環(huán)境下，程序執(zhí)行時(shí)“走走停?！钡男再|(zhì)，更反應(yīng)出操作執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)的不可預(yù)知性?！纠?】以下不屬于操作系統(tǒng)具備的主要功能的是（）。A．內(nèi)存管理B．文檔編輯C．中斷處理D．CPU調(diào)度答案B分析教材中介紹操作系統(tǒng)的主要功能有存儲(chǔ)管理、進(jìn)程和處理機(jī)管理、文件管理、設(shè)備管理和用戶接口管理，一般被認(rèn)為是操作系統(tǒng)的五大功能。對(duì)于本題，A顯然是操作系統(tǒng)的功能之一，C中斷處理是操作系統(tǒng)實(shí)施并發(fā)的基礎(chǔ)，對(duì)于操作系統(tǒng)非常重要，是實(shí)現(xiàn)多道程序設(shè)計(jì)的前提。它就像機(jī)器中的齒輪，驅(qū)動(dòng)各部件的動(dòng)作，因此，許多人稱操作系統(tǒng)是由“中斷驅(qū)動(dòng)”的。C和D都屬于操作系統(tǒng)的進(jìn)程和處理機(jī)管理功能。只有B不是操作系統(tǒng)需要具備的主要功能，它一般是由應(yīng)用軟件提供的，如應(yīng)用軟件WindowsOffice的組件Word就提供了文檔編輯功能。【例5】操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心軟件。按功能特征的不同，可把操作系統(tǒng)分為（[1]）、（[2]）、（[3]）、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)基本類型。其中[1]的主要目標(biāo)是提高系統(tǒng)的吞吐率和效率，而[2]是一旦有處理請(qǐng)求和要求處理的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU就應(yīng)該立即處理該數(shù)據(jù)并將結(jié)果及時(shí)送回。A．單用戶系統(tǒng)B．批處理系統(tǒng)C．分時(shí)系統(tǒng)D．微機(jī)操作系統(tǒng)E．實(shí)時(shí)系統(tǒng)答案[1]B[2]E[3]C分析解答此題需要理解三種傳統(tǒng)操作系統(tǒng)類型的不同特點(diǎn)。批處理操作系統(tǒng)的主要特征可歸納為兩點(diǎn)：“多道”和“成批”?！岸嗟馈笔侵竷?nèi)存中同時(shí)存在有多個(gè)正在處理的作業(yè)，并且外存上還存放有大量的尚待處理的后備作業(yè)?！俺膳笔侵缸鳂I(yè)成批地進(jìn)入系統(tǒng)，成批地處理，成批地離開(kāi)系統(tǒng)；作業(yè)與作業(yè)之間的過(guò)渡由操作系統(tǒng)控制，不需用戶的干預(yù)。批處理系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)吞吐量大，資源利用率高；缺點(diǎn)是用戶作業(yè)的等待時(shí)間長(zhǎng)，用戶與系統(tǒng)沒(méi)有交互能力。（吞吐量：在一段給定的時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)所能完成的總工作量。）分時(shí)系統(tǒng)與實(shí)時(shí)系統(tǒng)的主要區(qū)別如下：（1）關(guān)于交互性。分時(shí)系統(tǒng)中各個(gè)終端用戶與系統(tǒng)之間具有較強(qiáng)的交互性，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)一般是專為某一領(lǐng)域使用的，對(duì)此要求不強(qiáng)。（2）關(guān)于可靠性。與分時(shí)系統(tǒng)相比，實(shí)時(shí)系統(tǒng)更加注重其穩(wěn)定性和可靠性。例如，對(duì)于航天控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的故障可能帶來(lái)的后果是無(wú)法估量的。（3）關(guān)于響應(yīng)時(shí)間。分時(shí)系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求是以終端用戶能接受的時(shí)間為依據(jù)的；而實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間一般有嚴(yán)格的要求，即能對(duì)外部請(qǐng)求做出及時(shí)的響應(yīng)和處理?！纠?】把下面左右兩列詞用線連起來(lái)，形成最恰當(dāng)?shù)拇钆?。?）Linux（A）層次結(jié)構(gòu)（2）UNIX（B）客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)（3）IBMVM/370（C）整體結(jié)構(gòu)（4）WindowsXP（D）虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)答案（1）－（C），（2）－（A），（3）－（D），（4）－（B）。分析左側(cè)列出的是一些計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，右側(cè)列出的是操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。一般說(shuō)來(lái)，操作系統(tǒng)有四種結(jié)構(gòu)：整體結(jié)構(gòu)，層次結(jié)構(gòu)，虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)和客戶機(jī)-服務(wù)器結(jié)構(gòu)。Linux是采用整體結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)，即所有的內(nèi)核系統(tǒng)功能都包含在一個(gè)大型的內(nèi)核軟件之中。UNIX系統(tǒng)的核心層采用的是層次結(jié)構(gòu)。Windows系列操作系統(tǒng)采用微內(nèi)核技術(shù)，盡可能地使操作系統(tǒng)保持最小的核心，并由核心來(lái)負(fù)責(zé)處理客戶和服務(wù)器之間的通信。IBMVM/370系統(tǒng)是虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型實(shí)例。1.3練習(xí)題一、選擇題（選擇一個(gè)正確答案的代碼填入括號(hào)中）1.一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由（）組成的。A．硬件B．軟件C．硬件和軟件D．用戶程序2.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，控制和管理各種資源、有效地組織多道程序運(yùn)行的系統(tǒng)軟件稱作（）。A．文件系統(tǒng)B．操作系統(tǒng)C．網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)D．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)3.按照所起的作用和需要的運(yùn)行環(huán)境，操作系統(tǒng)屬于（）。A．用戶軟件B．應(yīng)用軟件C．支撐軟件D．系統(tǒng)軟件4.操作系統(tǒng)的基本職能是（）。A．提供功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理工具B．提供用戶界面，方便用戶使用C．提供方便的可視化編輯程序D．控制和管理系統(tǒng)內(nèi)各種資源，有效地組織多道程序的運(yùn)行5.為用戶分配主存空間，保護(hù)主存中的程序和數(shù)據(jù)不被破壞，提高主存空間的利用率。這屬于（）。A．處理器管理B．存儲(chǔ)管理C．文件管理D．作業(yè)管理6.操作系統(tǒng)對(duì)緩沖區(qū)的管理屬于（）的功能。A．處理機(jī)管理B．設(shè)備管理C．文件管理D．存儲(chǔ)器管理7.操作系統(tǒng)內(nèi)核與用戶程序、應(yīng)用程序之間的接口是（）。A．shell命令B．圖形界面C．系統(tǒng)調(diào)用D．C語(yǔ)言函數(shù)8.為了使系統(tǒng)中所有的用戶都能得到及時(shí)的響應(yīng)，該操作系統(tǒng)應(yīng)該是（）。A．多道批處理系統(tǒng)B．分時(shí)系統(tǒng)C．實(shí)時(shí)系統(tǒng)D．網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)9.在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，一旦有處理請(qǐng)求和要求處理的數(shù)據(jù)時(shí)，CPU就應(yīng)該立即處理該數(shù)據(jù)并將結(jié)果及時(shí)送回。下面屬于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的是（）。A．計(jì)算機(jī)激光照排系統(tǒng)B．辦公自動(dòng)化系統(tǒng)C．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)D．航空訂票系統(tǒng)10.下面不屬于分時(shí)系統(tǒng)特征的是（）。A．為多用戶設(shè)計(jì)B．需要中斷機(jī)構(gòu)及時(shí)鐘系統(tǒng)的支持C．方便用戶與計(jì)算機(jī)的交互D．可靠性比實(shí)時(shí)系統(tǒng)要求高11.以下著名的操作系統(tǒng)中，屬于多用戶、分時(shí)系統(tǒng)的是（）。A．DOS系統(tǒng)B．WindowsNT系統(tǒng)C．UNIX系統(tǒng)D．OS/2系統(tǒng)二、判斷題（正確的劃√，錯(cuò)誤的劃×。）1.操作系統(tǒng)是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。（）2.操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件中的一種，在進(jìn)行系統(tǒng)安裝時(shí)可以先安裝其它軟件，然后再裝操作系統(tǒng)。（）3.操作系統(tǒng)是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制管理中心，它對(duì)其它軟件具有支配權(quán)利。因而，操作系統(tǒng)建立在其它軟件之上。（）4.在UNIX/Linux系統(tǒng)上，系統(tǒng)調(diào)用以C函數(shù)的形式出現(xiàn)。（）5.雖然分時(shí)系統(tǒng)也要求系統(tǒng)可靠，但實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求更高。（）6.UNIX操作系統(tǒng)是采用微內(nèi)核方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。（）參考答案：一、CBDDBBCBDDC二、1、4、5是正確的。2、（╳）安裝操作系統(tǒng)時(shí)必須先安裝操作系統(tǒng)，然后再安裝其它軟件3、（╳）其它軟件建立在操作系統(tǒng)之上。6、（╳）UNIX操作系統(tǒng)采用的是層次結(jié)構(gòu)第2章進(jìn)程管理輔導(dǎo)與自測(cè)2.1本章知識(shí)點(diǎn)進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最基本、最重要的概念之一，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，進(jìn)程不僅是最基本的并發(fā)執(zhí)行的單位，而且也是分配資源的基本單位。引入進(jìn)程這個(gè)概念，對(duì)于我們理解、描述和設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)具有重要意義。本章的主要知識(shí)點(diǎn)為：（1）進(jìn)程的概念進(jìn)程是程序在并發(fā)環(huán)境中的執(zhí)行過(guò)程。進(jìn)程最根本的屬性是動(dòng)態(tài)性和并發(fā)性。要注意進(jìn)程與程序的區(qū)別。進(jìn)程的五個(gè)基本特征是：動(dòng)態(tài)性、并發(fā)性、獨(dú)立性、制約性、結(jié)構(gòu)性。一個(gè)進(jìn)程實(shí)體通常由程序、數(shù)據(jù)、棧和進(jìn)程控制塊（PCB）這四部分組成。進(jìn)程控制塊是進(jìn)程組成中最關(guān)鍵的部分。每個(gè)進(jìn)程有唯一的進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)PCB對(duì)進(jìn)程實(shí)施控制和管理。進(jìn)程的動(dòng)態(tài)、并發(fā)等特征是利用PCB表現(xiàn)出來(lái)的。為了對(duì)所有進(jìn)程進(jìn)行有效地管理，常將各進(jìn)程的PCB用適當(dāng)?shù)姆绞浇M織起來(lái)。一般說(shuō)來(lái)，進(jìn)程隊(duì)列有以下幾種方式：線性方式、鏈接方式和索引方式。進(jìn)程有三個(gè)基本狀態(tài)：運(yùn)行態(tài)、就緒態(tài)和阻塞態(tài)。在一定的條件下，進(jìn)程的狀態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)換。下圖所示為進(jìn)程的狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換。運(yùn)行態(tài)運(yùn)行態(tài)分配到CPU時(shí)間片到等待某事件發(fā)生所等待的事件發(fā)生阻塞態(tài)就緒態(tài)圖進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換（2）進(jìn)程管理就如同人類的族系一樣，系統(tǒng)中眾多的進(jìn)程也存在族系關(guān)系：由父進(jìn)程創(chuàng)建子進(jìn)程，子進(jìn)程再創(chuàng)建子進(jìn)程，從而構(gòu)成一棵樹(shù)形的進(jìn)程族系圖。進(jìn)程作為有“生命期”的動(dòng)態(tài)過(guò)程，對(duì)它們的實(shí)施管理主要包括：創(chuàng)建進(jìn)程、撤消進(jìn)程、掛起進(jìn)程、恢復(fù)進(jìn)程、改變進(jìn)程優(yōu)先級(jí)、封鎖進(jìn)程、喚醒進(jìn)程、調(diào)度進(jìn)程等。在Linux系統(tǒng)中，進(jìn)程有5種狀態(tài)。進(jìn)程分為系統(tǒng)進(jìn)程和用戶進(jìn)程。其中，系統(tǒng)進(jìn)程只運(yùn)行在內(nèi)核模式下；用戶進(jìn)程既可以在用戶模式下運(yùn)行，也可以通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用等運(yùn)行在內(nèi)核模式下。Linux的task_struct結(jié)構(gòu)相當(dāng)于其進(jìn)程控制塊。Linux系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的操作常用命令有：ps、kill、sleep等。常用的系統(tǒng)調(diào)用有：fork，exec，wait，exit，getpid，sleep，nice等。（3）進(jìn)程通信進(jìn)程通信是指進(jìn)程間的信息交換。根據(jù)進(jìn)程間交換信息量的多少，分為高級(jí)進(jìn)程通信和低級(jí)進(jìn)程通信。進(jìn)程的同步與互斥是指進(jìn)程在推進(jìn)時(shí)的相互制約關(guān)系，屬于低級(jí)進(jìn)程通信。一般來(lái)說(shuō)同步反映了進(jìn)程之間的協(xié)作關(guān)系，往往指有幾個(gè)進(jìn)程共同完成一個(gè)任務(wù)時(shí)在時(shí)間次序上的某種限制，進(jìn)程相互之間各自的存在及作用，通過(guò)交換信息完成通信。如接力比賽中一組隊(duì)員使用接力棒等。進(jìn)程互斥體現(xiàn)了進(jìn)程之間對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，這時(shí)進(jìn)程相互之間不一定清楚其它進(jìn)程的情況，往往指多個(gè)任務(wù)多個(gè)進(jìn)程間的通訊制約，因而使用更廣泛。如打籃球時(shí)雙方掙搶籃板球等。我們用信號(hào)量（Semaphore）及P，V操作來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步和互斥。生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題是經(jīng)典的進(jìn)程同步和互斥問(wèn)題。（4）死鎖死鎖是指多個(gè)進(jìn)程循環(huán)等待他方占有的資源而無(wú)限期地僵持下去的局面。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖的根本原因就是資源有限且操作不當(dāng)。一種原因是競(jìng)爭(zhēng)資源引起的死鎖，另一種原因是由于進(jìn)程推進(jìn)順序不合適引發(fā)的死鎖。產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件是：互斥條件，不可搶占條件，占有且申請(qǐng)條件，循環(huán)等待條件。如果在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中同時(shí)具備這四個(gè)必要條件時(shí)，那么會(huì)發(fā)生死鎖。一般地，解決死鎖的方法分為死鎖的預(yù)防、避免、檢測(cè)與恢復(fù)三種。2.2典型例題解析【例1】判斷題：并發(fā)是并行的不同表述，其原理相同。（）答案×。分析并發(fā)是指多道程序的執(zhí)行在時(shí)間上是重疊的，一個(gè)程序的執(zhí)行尚未結(jié)束，另一個(gè)程序的執(zhí)行已經(jīng)開(kāi)始。但對(duì)單CPU系統(tǒng)而言，每一時(shí)刻只有一個(gè)程序在CPU上運(yùn)行（有可能此時(shí)其他的程序在進(jìn)行輸入、輸出）。也就是說(shuō)，占有CPU的只能有一個(gè)程序。因此，并發(fā)實(shí)際上是“在宏觀上并行執(zhí)行，在微觀上串行執(zhí)行”。而并行是真正意義上的并行執(zhí)行，因此兩者的含義是不同的?！纠?】在操作系統(tǒng)中引入“進(jìn)程”概念的主要目的是（）。A．改善用戶編程環(huán)境B．提高程序的運(yùn)行速度C．描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程的性質(zhì)D．使程序與計(jì)算過(guò)程一一對(duì)應(yīng)答案C分析操作系統(tǒng)中多道程序的引入，使得它們?cè)诓l(fā)執(zhí)行時(shí)共享系統(tǒng)資源，共同決定這些資源的狀態(tài)，因此系統(tǒng)中各道程序在執(zhí)行過(guò)程中就出現(xiàn)了相互制約的新關(guān)系，程序的執(zhí)行出現(xiàn)“走走停停”的新?tīng)顟B(tài)。這些都是在程序的動(dòng)態(tài)過(guò)程中發(fā)生的。而程序本身是機(jī)器能夠翻譯或執(zhí)行的一組動(dòng)作或指令，它或者寫(xiě)在紙面上，或者存放在磁盤(pán)等介質(zhì)上，是靜止的。很顯然，直接從程序的字面上無(wú)法看出它什么時(shí)候運(yùn)行、什么時(shí)候停頓，也看不出它是否影響其它程序或者一定受其它程序的影響。因此，用程序這個(gè)靜態(tài)概念已不能如實(shí)反映程序并發(fā)執(zhí)行過(guò)程中的這些特征。為此，人們引入進(jìn)程的概念來(lái)描述程序動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程的性質(zhì)，這是引入“進(jìn)程”概念的主要目的?！纠?】下列進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中，不正確的是（）。A．就緒?阻塞B．運(yùn)行?就緒C．就緒?運(yùn)行D．阻塞?就緒答案A分析回答這道題要知道進(jìn)程的3種基本狀態(tài)，以及它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。通過(guò)下圖可以看到，凡是圖中有箭頭指向的轉(zhuǎn)換都是可行的，而沒(méi)有箭頭指向的則不可能。因此A是不正確的。運(yùn)行態(tài)運(yùn)行態(tài)分配到CPU時(shí)間片到等待某事件發(fā)生所等待的事件發(fā)生阻塞態(tài)就緒態(tài)圖進(jìn)程狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換如果有的同學(xué)記不住這張圖，那就從理解的角度進(jìn)行思考。首先要理解3種狀態(tài)的含義，然后再理解它們之間的轉(zhuǎn)換。例如：運(yùn)行的進(jìn)程能變成就緒嗎？可以，如果運(yùn)行進(jìn)程的時(shí)間片到了，就必修讓出CPU，轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)。就緒的進(jìn)程能變成阻塞嗎？不可以，就緒態(tài)的進(jìn)程已經(jīng)具備了運(yùn)行條件，只在等待CPU，怎么可能還退回到還不具備運(yùn)行條件的阻塞態(tài)呢？因此，如果理解了，這張圖就可以自己畫(huà)出來(lái)，并不需要死記硬背。【例4】進(jìn)程控制塊是描述進(jìn)程狀態(tài)和特性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，一個(gè)進(jìn)程（）。A．可以有多個(gè)進(jìn)程控制塊B．可以和其他進(jìn)程共用一個(gè)進(jìn)程控制塊C．可以沒(méi)有進(jìn)程控制塊D．只能有唯一的進(jìn)程控制塊答案D分析進(jìn)程控制塊（PCB）是一個(gè)用于描述進(jìn)程動(dòng)態(tài)性質(zhì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。操作系統(tǒng)根據(jù)PCB對(duì)進(jìn)程實(shí)施控制和管理。進(jìn)程的動(dòng)態(tài)、并發(fā)等特征也是通過(guò)PCB表現(xiàn)出來(lái)的。進(jìn)程由程序、數(shù)據(jù)、棧和PCB構(gòu)成。構(gòu)成進(jìn)程的有關(guān)程序和數(shù)據(jù)集合是進(jìn)程得以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，它們是進(jìn)程的實(shí)體；PCB用于標(biāo)識(shí)和刻畫(huà)實(shí)體的存在和變化，是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。當(dāng)系統(tǒng)創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程時(shí)，就為它建立一個(gè)PCB；當(dāng)進(jìn)程終止后，系統(tǒng)回收為其分配的PCB，該進(jìn)程在系統(tǒng)中就不存在了?！纠?】在執(zhí)行V操作時(shí)，當(dāng)信號(hào)量的值（），應(yīng)釋放一個(gè)等待該信號(hào)量的進(jìn)程。A．小于0B．大于0C．小于等于0D．大于等于0答案C分析P，V操作能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)臨界區(qū)的管理要求。它由P操作原語(yǔ)和V操作原語(yǔ)組成（原語(yǔ)是不可中斷的過(guò)程），對(duì)信號(hào)量進(jìn)行操作，具體定義如下：P（S）：①將信號(hào)量S的值減1，即S=S1；②如果S0，則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；否則該進(jìn)程置為阻塞狀態(tài)，排入阻塞隊(duì)列。V（S）：①將信號(hào)量S的值加1，即S=S+1；②如果S>0，則該進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行；否則釋放隊(duì)列中第一個(gè)等待信號(hào)量的進(jìn)程。信號(hào)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為一個(gè)值和一個(gè)指針，指針指向等待該信號(hào)量的下一個(gè)進(jìn)程。信號(hào)量的值與相應(yīng)資源的使用情況有關(guān)。當(dāng)它的值大于0時(shí)，表示當(dāng)前可用資源的數(shù)量；當(dāng)它的值小于0時(shí)，其絕對(duì)值表示等待使用該資源的進(jìn)程個(gè)數(shù)。注意，信號(hào)量的值僅能由P，V操作來(lái)改變。一般來(lái)說(shuō)，信號(hào)量S0時(shí)，S表示可用資源的數(shù)量。執(zhí)行一次P操作意味著請(qǐng)求分配一個(gè)單位資源，因此S的值減1；當(dāng)S<0時(shí)，表示已經(jīng)沒(méi)有可用資源，請(qǐng)求者必須等待別的進(jìn)程釋放該類資源，它才能運(yùn)行下去。而執(zhí)行一個(gè)V操作意味著釋放一個(gè)單位資源，因此S的值加1；若S0，表示有某些進(jìn)程正在等待該資源，因此要喚醒一個(gè)等待狀態(tài)的進(jìn)程，使之運(yùn)行下去。【例6】有9個(gè)生產(chǎn)者，6個(gè)消費(fèi)者，共享容量為8的緩沖區(qū)。在這個(gè)生產(chǎn)者-消費(fèi)者問(wèn)題中，互斥使用緩沖區(qū)的信號(hào)量mutex的初值應(yīng)該為（）。A．1B．6C．8D．9答案A分析進(jìn)程的互斥是指當(dāng)有若干個(gè)進(jìn)程都要使用某一共享資源時(shí)，任何時(shí)刻最多只允許一個(gè)進(jìn)程去使用，其它要使用該資源的進(jìn)程必須等待，直到占用資源者釋放了該資源。進(jìn)程的互斥體現(xiàn)了并發(fā)進(jìn)程之間訪問(wèn)共享資源時(shí)存在的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中必須互斥使用的資源很多，如讀卡機(jī)、磁帶機(jī)、打印機(jī)等硬件資源和一些公共變量、表格、隊(duì)列、數(shù)據(jù)等軟件資源。利用信號(hào)量和P，V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥的一般模型是：進(jìn)程P1進(jìn)程P2……進(jìn)程Pn………………P（mutex）；P（mutex）；P（mutex）；臨界區(qū)；臨界區(qū)；臨界區(qū)；V（mutex）；V（mutex）；V（mutex）；……其中信號(hào)量mutex用于互斥，初值為1。使用P，V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥時(shí)應(yīng)該注意的是：（1）每個(gè)程序中用戶實(shí)現(xiàn)互斥的P、V操作必須成對(duì)出現(xiàn)，先做P操作，進(jìn)臨界區(qū)，后做V操作，出臨界區(qū)。若有多個(gè)分支，要認(rèn)真檢查其成對(duì)性。（2）互斥信號(hào)量的初值一般為1。此外，P、V操作應(yīng)分別緊靠臨界區(qū)的頭尾部，臨界區(qū)的代碼應(yīng)盡可能短，不能有死循環(huán)。在本題中，既然是問(wèn)互斥信號(hào)量，其初值應(yīng)為1，選項(xiàng)中的6，8，9都是迷惑答題者的，如果對(duì)同步和互斥不能很好地理解，就很難選擇?！纠?】?jī)蓚€(gè)進(jìn)程合作完成一個(gè)任務(wù)，在并發(fā)執(zhí)行中，一個(gè)進(jìn)程要等待其合作伙伴發(fā)來(lái)信息，或者建立某個(gè)條件后再向前執(zhí)行，這種關(guān)系是進(jìn)程間的（）關(guān)系。A．同步 B．互斥 C．競(jìng)爭(zhēng) D．合作答案A分析進(jìn)程的同步是指并發(fā)進(jìn)程之間存在一種制約關(guān)系，一個(gè)進(jìn)程的執(zhí)行依賴另一個(gè)進(jìn)程的消息，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程沒(méi)有得到另一個(gè)進(jìn)程的消息時(shí)應(yīng)等待，直到消息到達(dá)才被喚醒。同步是進(jìn)程間共同完成一項(xiàng)任務(wù)時(shí)直接發(fā)生相互作用的關(guān)系。這樣的例子在日常生活中不勝枚舉，比如接力比賽中運(yùn)動(dòng)員的默契配合，工業(yè)生產(chǎn)中流水作業(yè)的每道工序的先后執(zhí)行，以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)一個(gè)緩沖區(qū)的讀和寫(xiě)等等。當(dāng)并發(fā)進(jìn)程存在協(xié)作的關(guān)系時(shí)，必須互通消息，完成進(jìn)程的同步。能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步的機(jī)制稱為同步機(jī)制，該機(jī)制能把其他進(jìn)程需要的消息發(fā)送出去，也能測(cè)試自己需要的消息是否到達(dá)。P，V操作是典型的同步機(jī)制之一。用一個(gè)信號(hào)量與一個(gè)消息聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)信號(hào)量的值為0時(shí)，表示期望的消息尚未產(chǎn)生；當(dāng)信號(hào)量的值非0時(shí)，表示期望的消息已經(jīng)存在。用P，V操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時(shí)，調(diào)用P操作測(cè)試消息是否到達(dá)，調(diào)用V操作發(fā)送消息。使用PV操作實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步時(shí)應(yīng)該注意的是：（1）分析進(jìn)程間的制約關(guān)系，確定信號(hào)量種類。在保持進(jìn)程間有正確的同步關(guān)系情況下，哪個(gè)進(jìn)程先執(zhí)行，哪些進(jìn)程后執(zhí)行，彼此間通過(guò)什么資源（信號(hào)量）進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而明確要設(shè)置哪些信號(hào)量。（2）信號(hào)量的初值與相應(yīng)資源的數(shù)量有關(guān)，也與P、V操作在程序代碼中出現(xiàn)的位置有關(guān)。（3）同一信號(hào)量的P、V操作要成對(duì)出現(xiàn)，但它們分別在不同的進(jìn)程代碼中。本題中進(jìn)程的同步體現(xiàn)的是合作關(guān)系，但答案不能選D，要使用操作系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)“同步”?！纠?】設(shè)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，有兩條I/O通道，分別接一臺(tái)卡片輸入機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)?？ㄆ瑱C(jī)把一疊卡片逐一輸入到緩沖區(qū)B1中，加工處理后再搬到緩沖區(qū)B2中，并在打印機(jī)上打印結(jié)果。問(wèn)：①系統(tǒng)要設(shè)幾個(gè)進(jìn)程來(lái)完成這個(gè)任務(wù)？各自的工作是什么？②這些進(jìn)程間有什么樣的相互制約關(guān)系？③用P、V操作寫(xiě)出這些進(jìn)程的同步算法。分析我們畫(huà)一個(gè)草圖來(lái)幫助我們理解這道題：卡片機(jī)卡片機(jī)緩沖區(qū)B1打印機(jī)緩沖區(qū)B2輸入處理輸出從圖中可以看出，從“卡片機(jī)”到“打印機(jī)”共需要3個(gè)操作，即輸入、處理、輸出。這3個(gè)動(dòng)作就是完成任務(wù)的3個(gè)進(jìn)程。下面我們看看這些進(jìn)程之間有什么樣的制約關(guān)系。可以看出，這3個(gè)進(jìn)程之間是同步關(guān)系，合作完成從輸入到輸出的工作任務(wù)。對(duì)其中任何一個(gè)進(jìn)程，要處理好與其關(guān)聯(lián)的兩端設(shè)備的協(xié)調(diào)工作。以“輸入進(jìn)程”為例，它與卡片機(jī)和緩沖區(qū)B1關(guān)聯(lián)，將卡片機(jī)的卡片輸入到緩沖區(qū)B1，在不考慮卡片機(jī)的情況下，就要考慮緩沖區(qū)的情況，即是滿還是空，是空緩沖區(qū)，輸入進(jìn)程就可以輸入信息，如果緩沖區(qū)滿，則要等待“處理進(jìn)程”將B1中的信息取走，使之為空，輸入進(jìn)程才能繼續(xù)工作。依此類推，可以找出另外2個(gè)進(jìn)程的制約關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，處理進(jìn)程同步需要2個(gè)信號(hào)量，“輸入進(jìn)程”和“處理進(jìn)程”同步，需要2個(gè)信號(hào)量，解決緩沖區(qū)B1的協(xié)調(diào)操作問(wèn)題；而“處理進(jìn)程”和“輸出進(jìn)程”同步，還需要2個(gè)信號(hào)量，解決緩沖區(qū)B2的協(xié)調(diào)操作問(wèn)題。因此，共需要4個(gè)信號(hào)量。本題中“處理進(jìn)程”的算法有一些難度，因?yàn)樗枰獏f(xié)調(diào)兩個(gè)緩沖區(qū)的工作，考慮的因素比較多，算法復(fù)雜些。答案①系統(tǒng)可設(shè)三個(gè)進(jìn)程來(lái)完成這個(gè)任務(wù)：R進(jìn)程負(fù)責(zé)從卡片輸入機(jī)上讀入卡片信息，輸入到緩沖區(qū)B1中；C進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)B1中取出信息，進(jìn)行加工處理，之后將結(jié)果送到緩沖區(qū)B2中；P進(jìn)程負(fù)責(zé)從緩沖區(qū)B2中取出信息，并在打印機(jī)上印出。②R進(jìn)程受C進(jìn)程影響，B1放滿信息后R進(jìn)程要等待——等C進(jìn)程將其中信息全部取走，才能繼續(xù)讀入信息；C進(jìn)程受R進(jìn)程和P進(jìn)程的約束：B1中信息放滿后C進(jìn)程才可從中取出它們，且B2被取空后，C進(jìn)程才可將加工結(jié)果送入其中；P進(jìn)程受C進(jìn)程的約束：B2中信息放滿后P進(jìn)程才可從中取出它們,進(jìn)行打印。③信號(hào)量含義及初值：B1full——緩沖區(qū)B1滿，初值為0；B1empty——緩沖區(qū)B1空，初值為1；B2full——緩沖區(qū)B2滿，初值為0；B2empty——緩沖區(qū)B2空，初值為1； 說(shuō)明前面我們說(shuō)過(guò)：信號(hào)量的初值與相應(yīng)資源的數(shù)量有關(guān)，也與P、V操作在程序代碼中出現(xiàn)的位置有關(guān)。以本題為例，如果R進(jìn)程的算法如下：則信號(hào)量B1empty初值應(yīng)為1。表示B1緩沖區(qū)初始為空閑狀態(tài)。如果C進(jìn)程的算法如下： 則信號(hào)量B2empty初值應(yīng)為1。表示B2緩沖區(qū)初始為空閑狀態(tài)?！纠?】死鎖的四個(gè)必要條件中，無(wú)法破壞的是（）。A．互斥條件B．不可搶占條件C．占有且申請(qǐng)條件D．循環(huán)等待條件答案A分析互斥條件、不可搶占條件、占有且申請(qǐng)條件和循環(huán)等待條件是死鎖發(fā)生時(shí)的4個(gè)必要條件，我們知道，只要破壞這4個(gè)必要條件中的任意一個(gè)條件，死鎖就不會(huì)發(fā)生。打破互斥條件，就是允許進(jìn)程同時(shí)訪問(wèn)某些資源。但是，有的資源是不允許被同時(shí)訪問(wèn)的，如打印機(jī)等，這是由資源本身的屬性所決定的，因此這種方法并無(wú)實(shí)用價(jià)值。而其他三個(gè)條件是完全可以破壞的。2.3練習(xí)題一、選擇題（選擇一個(gè)正確答案的代碼填入括號(hào)中）順序程序和并發(fā)程序的執(zhí)行相比，（）。A．基本相同B．有點(diǎn)不同C．并發(fā)程序執(zhí)行總體上執(zhí)行時(shí)間快D．順序程序執(zhí)行總體上執(zhí)行時(shí)間快在單一處理機(jī)上，將執(zhí)行時(shí)間有重疊的幾個(gè)程序稱為（）。A．順序程序B．多道程序C．并發(fā)程序D．并行程序在單CPU的系統(tǒng)中，若干程序的并發(fā)執(zhí)行是由（）實(shí)現(xiàn)的。A．用戶B．程序自身C．進(jìn)程D．編譯程序進(jìn)程與程序之間有密切聯(lián)系，但又是不同的概念。二者的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別是（）。A．程序是靜態(tài)概念，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)概念B．程序是動(dòng)態(tài)概念，進(jìn)程是靜態(tài)概念C．程序保存在文件中，進(jìn)程存放在內(nèi)存中D．程序順序執(zhí)行，進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程的最基本的特征是（）。A．動(dòng)態(tài)性和并發(fā)性B．順序性和可再現(xiàn)性C．與程序的對(duì)應(yīng)性D．執(zhí)行過(guò)程的封閉性多個(gè)進(jìn)程的實(shí)體能存在于同一內(nèi)存中，在一段時(shí)間內(nèi)都得到運(yùn)行。這種性質(zhì)稱作進(jìn)程的（）。A．動(dòng)態(tài)性B．并發(fā)性C．調(diào)度性D．異步性進(jìn)程是程序的執(zhí)行過(guò)程，可以處于不同的狀態(tài)。這種性質(zhì)稱作進(jìn)程的（）。A．動(dòng)態(tài)性B．并發(fā)性C．調(diào)度性D．異步性在下列特性中，不是進(jìn)程的特性的是（）。A．異步性B．調(diào)度性C．操作性D．動(dòng)態(tài)性某進(jìn)程由于需要從磁盤(pán)上讀入數(shù)據(jù)而處于阻塞狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)完成了所需的讀盤(pán)操作后，此時(shí)該進(jìn)程的狀態(tài)將（）。從就緒變?yōu)檫\(yùn)行B．從運(yùn)行變?yōu)榫途wC．從運(yùn)行變?yōu)樽枞鸇．從阻塞變?yōu)榫途w一個(gè)進(jìn)程被喚醒意味著（）。A．該進(jìn)程重新占有了CPUB．進(jìn)程狀態(tài)變?yōu)榫途wC．它的優(yōu)先權(quán)變?yōu)樽畲驞．其PCB移至就緒隊(duì)列的隊(duì)首在單處理機(jī)系統(tǒng)中，處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程（）。A．只有一個(gè)B．可以有多個(gè)C．不能被掛起D．必須在執(zhí)行完后才能被撤下已經(jīng)獲得除（）以外的所有運(yùn)行所需資源的進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。A．存儲(chǔ)器B．打印機(jī)C．CPUD．磁盤(pán)空間進(jìn)程從運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)樽枞麪顟B(tài)的原因是（）。A．輸入或輸出事件發(fā)生B．時(shí)間片到C．輸入或輸出事件完成D．某個(gè)進(jìn)程被喚醒為了描述進(jìn)程的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，采用了一個(gè)與進(jìn)程相聯(lián)系的（），根據(jù)它而感知進(jìn)程的存在。A．進(jìn)程狀態(tài)字B．進(jìn)程優(yōu)先數(shù)C．進(jìn)程控制塊D．進(jìn)程起始地址進(jìn)程在系統(tǒng)中存在的唯一標(biāo)志是（）。A．所運(yùn)行的程序B．所運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)C．進(jìn)程隊(duì)列D．進(jìn)程控制塊進(jìn)程的動(dòng)態(tài)、并發(fā)等特征是利用（）表現(xiàn)出來(lái)的。A．程序B．?dāng)?shù)據(jù)C．程序和數(shù)據(jù)D．進(jìn)程控制塊進(jìn)程間的基本關(guān)系為（）。A．相互獨(dú)立與相互制約B．同步與互斥C．并行執(zhí)行與資源共享D．信息傳遞與信息緩沖在一段時(shí)間內(nèi)，只允許一個(gè)進(jìn)程訪問(wèn)的資源稱為（）。A．共享資源B．臨界區(qū)C．臨界資源D．共享區(qū)操作系統(tǒng)中有一組常稱為特殊系統(tǒng)調(diào)用的程序，其操作具有不可分割性，在操作系統(tǒng)中稱為（）。A．初始化程序B．原語(yǔ)C．子程序D．控制模塊操作系統(tǒng)中利用信號(hào)量和P、V操作，（）。A．只能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥B．只能實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的同步C．可實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的互斥和同步D．可完成進(jìn)程調(diào)度如果進(jìn)程Pa對(duì)信號(hào)量S執(zhí)行P操作，則信號(hào)量S的值應(yīng)（）。A．加1B．減1C．等于0D．小于如果信號(hào)量S的值是0,此時(shí)進(jìn)程A執(zhí)行P（S）操作，那么，進(jìn)程A會(huì)（）。A．繼續(xù)運(yùn)行B．進(jìn)入阻塞態(tài)，讓出CPUC．進(jìn)入就緒態(tài)，讓出CPUD．繼續(xù)運(yùn)行，并喚醒S隊(duì)列頭上的等待進(jìn)程在操作系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)量S的P操作原語(yǔ)的定義中，使進(jìn)程進(jìn)入相應(yīng)阻塞隊(duì)列等待的條件是（）。A．S>0B．S=0C．S<0D．S信號(hào)量S的初值為8，在S上執(zhí)行了10次P操作，6次V操作后，S的值為（）。A．10B．8C．6D．4若P、V操作的信號(hào)量S初值為2，當(dāng)前值為1，則表示有（）個(gè)等待進(jìn)程。A．0 B．l C．2 D．3在進(jìn)程通信中，使用信箱方式交換信息的是（）。A．低級(jí)進(jìn)程通信B．高級(jí)進(jìn)程通信C．共享內(nèi)存方式D．管道文件方式系統(tǒng)出現(xiàn)死鎖的原因是（）。A．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生了重大故障B．有多個(gè)封鎖的進(jìn)程同時(shí)存在C．若干進(jìn)程因競(jìng)爭(zhēng)資源而無(wú)休止地循環(huán)等待著，而且都不釋放已占有的資源D．資源數(shù)大大少于進(jìn)程數(shù)，或進(jìn)程同時(shí)申請(qǐng)的資源數(shù)大大超過(guò)資源總數(shù)兩個(gè)進(jìn)程爭(zhēng)奪同一個(gè)資源（）。A．一定死鎖B．不一定死鎖C．不會(huì)死鎖D．以上說(shuō)法都不對(duì)二、判斷題（正確的劃√，錯(cuò)誤的劃×。）簡(jiǎn)單地說(shuō)，進(jìn)程是程序的執(zhí)行過(guò)程。因而，進(jìn)程和程序是一一對(duì)應(yīng)的。（）進(jìn)程和程序是兩個(gè)截然不同的概念。（）程序在運(yùn)行時(shí)需要很多系統(tǒng)資源，如內(nèi)存、文件、設(shè)備等，因此操作系統(tǒng)以程序?yàn)閱挝环峙湎到y(tǒng)資源。（）進(jìn)程控制塊（PCB）是專為用戶進(jìn)程設(shè)置的私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)進(jìn)程僅有一個(gè)PCB。（）進(jìn)程執(zhí)行的相對(duì)速度不能由進(jìn)程自己來(lái)控制。（）進(jìn)程之間的互斥，主要源于進(jìn)程之間的資源競(jìng)爭(zhēng)，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上的協(xié)調(diào)。（）信號(hào)量機(jī)制是一種有效的實(shí)現(xiàn)進(jìn)程同步與互斥的工具。信號(hào)量只能由P、V操作來(lái)改變。（）V操作是對(duì)信號(hào)量執(zhí)行加1操作，意味著釋放一個(gè)單位資源，如果加1后信號(hào)量的值小于等于零，則從等待隊(duì)列中喚醒一個(gè)進(jìn)程，現(xiàn)進(jìn)程變?yōu)樽枞麪顟B(tài)，否則現(xiàn)進(jìn)程繼續(xù)進(jìn)行。（）利用信號(hào)量的P，V操作，進(jìn)程之間可以交換大量信息。（）系統(tǒng)產(chǎn)生死鎖的根本原因是資源有限且操作不當(dāng)。因此，當(dāng)系統(tǒng)提供的資源少于并發(fā)進(jìn)程的需求時(shí)，系統(tǒng)就產(chǎn)生死鎖。（）。參考答案：一、CCCAABDCDBACACDDBCBCBBCDBBCB二、2，5，7是正確的。1.（×）。進(jìn)程和程序不是一一對(duì)應(yīng)的。3.（×）。操作系統(tǒng)以進(jìn)程為單位分配系統(tǒng)資源。4.（×）。進(jìn)程控制塊（PCB）是為系統(tǒng)中各個(gè)進(jìn)程設(shè)置的私有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第3章處理機(jī)調(diào)度輔導(dǎo)與自測(cè)3.1本章知識(shí)點(diǎn)調(diào)度是操作系統(tǒng)的基本功能，幾乎所有的計(jì)算機(jī)資源在使用之前都要經(jīng)過(guò)調(diào)度。CPU作為計(jì)算機(jī)最主要的資源，處理機(jī)調(diào)度的目的就是分配CPU。CPU是操作系統(tǒng)中最核心的調(diào)度，其調(diào)度策略決定了操作系統(tǒng)的類型，其調(diào)度算法優(yōu)劣直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。所以，調(diào)度問(wèn)題是操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)中心問(wèn)題。本章的主要知識(shí)點(diǎn)為：（1）調(diào)度級(jí)別一般來(lái)說(shuō)，作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到最后完成，可能要經(jīng)歷三級(jí)調(diào)度：高級(jí)調(diào)度、中級(jí)調(diào)度和低級(jí)調(diào)度，這是按調(diào)度層次進(jìn)行分類的。其中，高級(jí)調(diào)度又稱為作業(yè)調(diào)度，低級(jí)調(diào)度又稱為進(jìn)程調(diào)度。作業(yè)調(diào)度是在輸入的一批作業(yè)中選擇有權(quán)競(jìng)爭(zhēng)CPU的作業(yè)。資源的分配策略（特別是內(nèi)存管理）對(duì)作業(yè)調(diào)度有很大影響。為了使內(nèi)存中同時(shí)存放的進(jìn)程數(shù)目不至于太多，有時(shí)就需要把某些進(jìn)程從內(nèi)存中移到外存上，以減少多道程序的數(shù)目，為此設(shè)立了中級(jí)調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度是從就緒進(jìn)程隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程，并把CPU分配給它。進(jìn)程調(diào)度是這三級(jí)調(diào)度中是必不可少的。這三級(jí)調(diào)度中，要重點(diǎn)理解作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度形成的兩級(jí)調(diào)度模型，如下圖所示。通過(guò)理解這個(gè)圖，理解作業(yè)的4種狀態(tài)：提交、后備、執(zhí)行和完成，作業(yè)調(diào)度的功能，進(jìn)程調(diào)度的功能，進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)，以及這兩級(jí)調(diào)度如何協(xié)調(diào)工作完成了處理機(jī)調(diào)度。（2）常用調(diào)度算法針對(duì)不同的系統(tǒng)目標(biāo)，會(huì)采取不同的調(diào)度策略。確定調(diào)度策略是件復(fù)雜的工作，往往要兼顧多種因素的影響。CPU利用率、吞吐量、周轉(zhuǎn)時(shí)間、就緒等待時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間等是通常評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能時(shí)都要考慮的幾個(gè)指標(biāo)。教材中主要介紹了3種調(diào)度算法，分別是先來(lái)先服務(wù)法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法和優(yōu)先級(jí)法。先來(lái)先服務(wù)法（FCFS）是最簡(jiǎn)單的調(diào)度算法，它的實(shí)現(xiàn)思想就是“排隊(duì)買(mǎi)票”的辦法。按作業(yè)（或進(jìn)程）到來(lái)的先后次序進(jìn)行調(diào)度，即先來(lái)的先得到執(zhí)行。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法（RR）的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)思想是系統(tǒng)把所有就緒進(jìn)程按先入先出的原則排成一個(gè)隊(duì)列。每當(dāng)執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度時(shí)，進(jìn)程調(diào)度程序總是選出就緒隊(duì)列的隊(duì)首進(jìn)程，讓它在CPU上運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片的時(shí)間。當(dāng)進(jìn)程用完分給它的時(shí)間片后，調(diào)度程序便停止該進(jìn)程的運(yùn)行，并把它放入就緒隊(duì)列的末尾；然后，把CPU分給就緒隊(duì)列的隊(duì)首進(jìn)程。輪轉(zhuǎn)法適用于分時(shí)系統(tǒng)。其主要問(wèn)題是時(shí)間片如何選擇：時(shí)間片太長(zhǎng)了，就成為FCFS調(diào)度；時(shí)間片太短了，頻繁調(diào)度，開(kāi)銷太大。優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)思想：是從就緒隊(duì)列中選出優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程，把CPU分給它使用。又分為非搶占式優(yōu)先級(jí)法和搶占式優(yōu)先級(jí)法。前者是：當(dāng)前占用CPU的進(jìn)程一直運(yùn)行下去，直到完成任務(wù)或者因等待某事件而主動(dòng)讓出CPU時(shí)，系統(tǒng)才讓另一個(gè)優(yōu)先級(jí)高的進(jìn)程占用CPU。后者是：當(dāng)前進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中，一旦有另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的進(jìn)程出現(xiàn)在就緒隊(duì)列中，進(jìn)程調(diào)度程序就停止當(dāng)前進(jìn)程的運(yùn)行，強(qiáng)行將CPU分給那個(gè)進(jìn)程。其它常用的調(diào)度算法還有：短作業(yè)優(yōu)先法、最短剩余時(shí)間優(yōu)先法、多級(jí)隊(duì)列法、多級(jí)反饋隊(duì)列法。（3）中斷處理并發(fā)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要特性，它允許多個(gè)進(jìn)程同時(shí)在系統(tǒng)中活動(dòng)。而實(shí)施并發(fā)的基礎(chǔ)是由硬件和軟件結(jié)合而成的中斷機(jī)制。中斷是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要概念之一，它是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件做出的處理過(guò)程。按功能劃分，中斷一般分為I/O中斷、機(jī)器故障中斷、外部中斷、程序性中斷、訪管中斷。在中斷響應(yīng)和處理過(guò)程中，硬件對(duì)中斷請(qǐng)求做出響應(yīng)：中止當(dāng)前程序的執(zhí)行，保存斷點(diǎn)信息，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的處理程序。軟件對(duì)中斷進(jìn)行相應(yīng)的處理：保存現(xiàn)場(chǎng)，分析原因，處理中斷，中斷返回。各中斷處理程序是操作系統(tǒng)的重要組成部分。對(duì)中斷的處理是在核心態(tài)下進(jìn)行的。Linux系統(tǒng)提供給用戶的最重要的系統(tǒng)程序是shell命令語(yǔ)言解釋程序。其基本功能是解釋并執(zhí)行用戶輸入的各種命令，實(shí)現(xiàn)用戶與Linux核心的接口。shell解釋程序的工作過(guò)程基本上是讀入命令行、分析命令行和構(gòu)成命令樹(shù)，創(chuàng)建子進(jìn)程來(lái)執(zhí)行命令樹(shù)等步驟。3.2典型例題解析【例1】為了使系統(tǒng)中各部分資源得到均衡使用，就必須選擇對(duì)資源需求不同的作業(yè)進(jìn)行合理搭配，這項(xiàng)工作是由（）完成的。A．作業(yè)調(diào)度B．中級(jí)調(diào)度C．進(jìn)程調(diào)度D．內(nèi)存調(diào)度答案A分析首先，要了解操作系統(tǒng)處理機(jī)調(diào)度的級(jí)別，即作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到最后完成，至少要經(jīng)歷兩級(jí)調(diào)度：高級(jí)調(diào)度和低級(jí)調(diào)度。為了使內(nèi)存中同時(shí)存放的進(jìn)程數(shù)目不至于太多，有時(shí)需要把某些進(jìn)程從內(nèi)存中移到外存上，以減少多道程序的數(shù)目，為此設(shè)立了中級(jí)調(diào)度。各個(gè)級(jí)別調(diào)度的含義，所解決的問(wèn)題，即功能是什么。只有清晰地掌握了這些基本概念，才能做好選擇。本題說(shuō)的是作業(yè)的合理搭配以達(dá)到系統(tǒng)資源的均衡利用，顯然是作業(yè)調(diào)度的工作。而中級(jí)調(diào)度解決的是內(nèi)存分配問(wèn)題，進(jìn)程調(diào)度解決的是哪一個(gè)就緒進(jìn)程占有CPU的問(wèn)題。因此答案選A。【例2】作業(yè)調(diào)度程序從處于（）狀態(tài)的隊(duì)列中選取適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)調(diào)入主存運(yùn)行。A．執(zhí)行B．提交C．完成D．后備答案D分析解答此題需要了解作業(yè)的狀態(tài)以及轉(zhuǎn)換。一個(gè)作業(yè)從進(jìn)入系統(tǒng)到運(yùn)行結(jié)束要經(jīng)歷四種狀態(tài)：提交狀態(tài)、后備狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)和完成狀態(tài)。（1）提交狀態(tài)：用戶的一個(gè)作業(yè)提交給系統(tǒng)時(shí)所處的狀態(tài)，如用戶通過(guò)鍵盤(pán)向機(jī)器輸入作業(yè)。處于提交狀態(tài)的作業(yè)，其信息正在進(jìn)入系統(tǒng)。（2）后備狀態(tài)：用戶作業(yè)經(jīng)輸入設(shè)備（如讀卡機(jī)）輸入進(jìn)外存（磁盤(pán)）中存放，等待進(jìn)入內(nèi)存時(shí)所處的狀態(tài)。此時(shí)，系統(tǒng)將為該作業(yè)建立一個(gè)作業(yè)控制塊JCB，并把作業(yè)插入到后備作業(yè)隊(duì)列中等待調(diào)度運(yùn)行。（3）執(zhí)行狀態(tài)：作業(yè)調(diào)度程序按照一定的作業(yè)調(diào)度算法從后備作業(yè)隊(duì)列中選中一個(gè)作業(yè)，為它分配必要的資源，建立一組相應(yīng)的進(jìn)程后，這個(gè)作業(yè)就由后備狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài)。需要指出的是，處于執(zhí)行狀態(tài)的作業(yè)在系統(tǒng)中并不一定真正占有處理機(jī)，作業(yè)能否真正在處理機(jī)上運(yùn)行由進(jìn)程調(diào)度來(lái)控制。（4）完成狀態(tài)：作業(yè)完成了處理任務(wù)，輸出結(jié)果形成報(bào)告，系統(tǒng)將作業(yè)控制塊JCB從當(dāng)前作業(yè)隊(duì)列中刪除，并回收分配給作業(yè)的全部資源，準(zhǔn)備退出系統(tǒng)時(shí)的作業(yè)狀態(tài)。四種作業(yè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換見(jiàn)下圖：進(jìn)程調(diào)度作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度提交后備完成運(yùn)行就緒阻塞參考上圖，有這樣一個(gè)判斷題：作業(yè)調(diào)度程序選中一個(gè)作業(yè)后，與該作業(yè)相關(guān)的進(jìn)程即占有CPU運(yùn)行。答案是錯(cuò)誤的，因?yàn)閳?zhí)行狀態(tài)的作業(yè)能否真正在CPU上運(yùn)行由進(jìn)程調(diào)度來(lái)控制，這時(shí)候的進(jìn)程至少有三種基本狀態(tài)，不能保證一定是占有CPU的運(yùn)行狀態(tài)。【例3】在批處理系統(tǒng)中，周轉(zhuǎn)時(shí)間是（）。A．作業(yè)運(yùn)行時(shí)間B．作業(yè)等待時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間之和C．作業(yè)的相對(duì)等待時(shí)間D．作業(yè)被調(diào)度進(jìn)入主存到運(yùn)行完畢的時(shí)間答案B分析作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間＝作業(yè)完成時(shí)間－作業(yè)提交時(shí)間。周轉(zhuǎn)時(shí)間是用于作業(yè)等待進(jìn)入內(nèi)存、進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待、進(jìn)程在CPU上運(yùn)行和完成I/O操作所花費(fèi)時(shí)間的總和。因此，周轉(zhuǎn)時(shí)間是作業(yè)等待時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間之和。答案D是不對(duì)的，因?yàn)樽鳂I(yè)提交后進(jìn)入作業(yè)后備狀態(tài)，此時(shí)作業(yè)是在外存，這個(gè)時(shí)間也要計(jì)入作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間?！纠?】在作業(yè)調(diào)度中，若采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，為了盡可能使CPU和外部設(shè)備并行工作，有如下三個(gè)作業(yè)：J1以計(jì)算為主，J2以輸入輸出為主，J3計(jì)算和輸入輸出兼顧，則它們的優(yōu)先級(jí)從高到低的排列順序是（）。A．J1，J2，J3B．J2，J3，J1C．J3，J2，J1D．J2，J1，J3答案C分析本試題將作業(yè)分為：I/O繁忙的作業(yè)、CPU繁忙的作業(yè)、I/O與CPU均衡的作業(yè)三種類型，由系統(tǒng)或操作員根據(jù)作業(yè)類型指定優(yōu)先級(jí)。為了盡可能使CPU和外部設(shè)備并行工作，那么I/O繁忙的作業(yè)和CPU繁忙的作業(yè)都不能指定為最高的優(yōu)先級(jí)，因?yàn)檫@兩類作業(yè)都無(wú)法均衡地使用資源（CPU或者I/O設(shè)備）。對(duì)于這兩類作業(yè)，應(yīng)指定I/O繁忙的作業(yè)優(yōu)先級(jí)高于CPU繁忙的作業(yè)，這樣做可以提高CPU的利用率，增加系統(tǒng)的吞吐量。因此，這三類作業(yè)優(yōu)先級(jí)從高到低的排列順序是：I/O與CPU均衡的作業(yè)、I/O繁忙的作業(yè)、CPU繁忙的作業(yè)?！纠?】下表給出作業(yè)l，2，3的提交時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間。采用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法和短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，試問(wèn)作業(yè)調(diào)度次序和平均周轉(zhuǎn)時(shí)間各為多少？（時(shí)間單位：小時(shí)，以十進(jìn)制進(jìn)行計(jì)算。）作業(yè)號(hào)提交時(shí)間運(yùn)行時(shí)間1230.00.41.08.04.01.0分析解此題關(guān)鍵是要清楚系統(tǒng)中各道作業(yè)隨時(shí)間的推進(jìn)情況。我們用一個(gè)作業(yè)執(zhí)行時(shí)間圖來(lái)表示作業(yè)的執(zhí)行情況，幫助我們理解此題。采用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度策略，其作業(yè)執(zhí)行時(shí)間圖如下：作業(yè)作業(yè)3作業(yè)2作業(yè)100.41.08.012.013.0時(shí)間作業(yè)提交時(shí)間各作業(yè)陸續(xù)完成時(shí)間采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度策略，其作業(yè)執(zhí)行時(shí)間圖如下：作業(yè)作業(yè)3作業(yè)2作業(yè)100.41.08.09.013.0時(shí)間作業(yè)提交時(shí)間各作業(yè)陸續(xù)完成時(shí)間另外，作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時(shí)間Ti＝作業(yè)完成時(shí)間－作業(yè)提交時(shí)間系統(tǒng)中n個(gè)作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間，其中Ti為作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時(shí)間。解：采用先來(lái)先服務(wù)調(diào)度策略，則調(diào)度次序?yàn)閘、2、3。作業(yè)號(hào) 提交時(shí)間 運(yùn)行時(shí)間 開(kāi)始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.02 0.4 4.0 8.0 12.0 11.63 1.0 1.0 12.0 13.0 12.0平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T＝（8＋11.6＋12）/3＝10.53采用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度策略，則調(diào)度次序?yàn)閘、3、2。作業(yè)號(hào) 提交時(shí)間 運(yùn)行時(shí)間 開(kāi)始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間1 0.0 8.0 0.0 8.0 8.03 1.0 1.0 8.0 9.0 8.02 0.4 4.0 9.0 13.0 12.6平均周轉(zhuǎn)時(shí)間T＝（8＋8＋12.6）/3＝9.53【例6】今有三個(gè)批處理作業(yè)。第一個(gè)作業(yè)10:00到達(dá)，需要執(zhí)行2小時(shí)；第二個(gè)作業(yè)在10:10到達(dá)，需要執(zhí)行1小時(shí)；第三個(gè)作業(yè)在10:25到達(dá)，需要執(zhí)行25分鐘。分別采取如下兩種作業(yè)調(diào)度算法：調(diào)度算法1：作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間執(zhí)行結(jié)束時(shí)間12310:0010:1010:2510:0012:0013:0012:0013:0013:25調(diào)度算法2：作業(yè)號(hào)到達(dá)時(shí)間開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間執(zhí)行結(jié)束時(shí)間12310:0010:1010:2511:5010:5010:2513:5011:5010;50（1）計(jì)算各調(diào)度算法下的作業(yè)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。（2）調(diào)度算法1是什么作業(yè)調(diào)度算法？分析作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間＝作業(yè)完成時(shí)間－作業(yè)提交時(shí)間。以調(diào)度算法1的作業(yè)2為例，其周轉(zhuǎn)時(shí)間=作業(yè)完成時(shí)間13:00－作業(yè)提交時(shí)間10:10，得到結(jié)果為2小時(shí)50分鐘，轉(zhuǎn)換為小時(shí)為2.83小時(shí)。轉(zhuǎn)換的目的是為了方便計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間。解：（1）采用調(diào)度算法1時(shí)：作業(yè)1的周轉(zhuǎn)時(shí)間為2小時(shí)；作業(yè)2的周轉(zhuǎn)時(shí)間為2.83小時(shí)；作業(yè)3的周轉(zhuǎn)時(shí)間為3小時(shí)；平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（2＋2.83＋3）／3＝2.61小時(shí)。采用調(diào)度算法2時(shí)：作業(yè)1的周轉(zhuǎn)時(shí)間為3.83小時(shí)；作業(yè)2的周轉(zhuǎn)時(shí)間為1.67小時(shí)；作業(yè)3的周轉(zhuǎn)時(shí)間為0.42小時(shí)；平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（3.83＋l.67＋0.42）／3＝l.97小時(shí)。（2）調(diào)度算法1是按照作業(yè)到達(dá)的先后次序執(zhí)行的，所以它是先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法。【例7】一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中可以被中斷事件打斷，當(dāng)相應(yīng)的中斷處理完成后，就一定恢復(fù)該進(jìn)程被中斷時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)，使它繼續(xù)執(zhí)行。（）答案（×）分析中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件做出的一種反應(yīng)，它使CPU暫停正在執(zhí)行的程序，保留現(xiàn)場(chǎng)后自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，處理該事件后，如被中斷進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)最高，則返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行被“打斷”的程序。本題開(kāi)頭的敘述是正確的，即“一個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行過(guò)程中可以被中斷事件打斷”，但是后面說(shuō)“一定恢復(fù)該進(jìn)程被中斷時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)”，以及“繼續(xù)執(zhí)行”就不正確了，因此，系統(tǒng)中進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行情況非常復(fù)雜，中斷后的進(jìn)程能否繼續(xù)執(zhí)行，要看那時(shí)的具體情況，可能會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，也可能處于就緒隊(duì)列中無(wú)法立即繼續(xù)執(zhí)行?！纠?】在UNIX/Linux系統(tǒng)中，執(zhí)行到trap指令時(shí)，CPU的狀態(tài)就從核心態(tài)變?yōu)橛脩魬B(tài)。（）答案（×）分析為了對(duì)操作系統(tǒng)程序（特別是其內(nèi)核部分）進(jìn)行保護(hù)，防止受到用戶程序的損壞，系統(tǒng)提供了不同的處理機(jī)執(zhí)行狀態(tài)，通常分為核心態(tài)和用戶態(tài)兩種。當(dāng)操作系統(tǒng)程序執(zhí)行時(shí)，處理機(jī)處于核心態(tài)，它有較高的特權(quán)，可以執(zhí)行一切指令（包括一般用戶程序中不能使用的特權(quán)指令）。用戶程序在用戶態(tài)下執(zhí)行。它的權(quán)限較低，只能執(zhí)行指令集中的非特權(quán)指令。用戶程序要想得到操作系統(tǒng)的服務(wù)，必須使用系統(tǒng)調(diào)用。在UNIX/Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用像C語(yǔ)言的普通函數(shù)調(diào)用那樣出現(xiàn)在程序中。但是，一般的函數(shù)調(diào)用序列并不能把進(jìn)程的運(yùn)行模式從用戶態(tài)變?yōu)楹诵膽B(tài)，而系統(tǒng)調(diào)用卻可以做到這一點(diǎn)，即從用戶空間轉(zhuǎn)入系統(tǒng)空間。trap指令是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用的匯編代碼，trap指令有這樣一種性質(zhì)：當(dāng)CPU執(zhí)行到trap指令時(shí)，CPU的狀態(tài)就從用戶態(tài)變?yōu)楹诵膽B(tài)。本題正好說(shuō)反了，因此是錯(cuò)誤的。【例9】UNIX/Linux系統(tǒng)中的shell是負(fù)責(zé)（）的模塊。A．解釋并執(zhí)行來(lái)自終端的命令B．解釋并執(zhí)行來(lái)自終端的內(nèi)部命令C．解釋并執(zhí)行來(lái)自終端的外部命令D．進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)用答案A分析shell命令語(yǔ)言解釋程序是UNIX/Linux系統(tǒng)提供給用戶的最重要的系統(tǒng)程序。它不屬于內(nèi)核部分，而是在核心之外以用戶態(tài)方式運(yùn)行。其基本功能是解釋并執(zhí)行用戶輸入的各種命令，實(shí)現(xiàn)用戶與Linux核心的接口。shell命令分為內(nèi)部命令和外部命令兩種，內(nèi)部命令是最簡(jiǎn)單最常用的命令，在shell啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入內(nèi)存，Linux外部命令是一個(gè)獨(dú)立的可執(zhí)行程序。3.3練習(xí)題一、選擇題（選擇一個(gè)正確答案的代碼填入括號(hào)中）作業(yè)生存期共經(jīng)歷4個(gè)狀態(tài)，它們是提交、后備、（）和完成。A．等待B．就緒C．開(kāi)始D．執(zhí)行作業(yè)調(diào)度是（）。A．從輸入井中選取作業(yè)進(jìn)入主存B．從讀卡機(jī)選取作業(yè)進(jìn)入輸入井C．從主存中選取作業(yè)進(jìn)程占有CPUD．從等待設(shè)備的隊(duì)列中選取一個(gè)作業(yè)進(jìn)程在操作系統(tǒng)中，JCB是指（）。A．文件控制塊B．進(jìn)程控制塊C．作業(yè)控制塊D．程序控制塊作業(yè)調(diào)度選擇一個(gè)作業(yè)裝入主存后，該作業(yè)能否占用處理器必須由（）來(lái)決定。A．設(shè)備管理B．作業(yè)控制C．進(jìn)程調(diào)度D．驅(qū)動(dòng)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度根據(jù)一定的調(diào)度算法，從（）隊(duì)列中挑選出合適的進(jìn)程。A．阻塞B．就