2.9 本章真题解析

2.9 本章真题解析

　　在近几次考试中，试卷所包含的题型只有选择题和综合应用题。下面分别以这两类题型为基础进行例题讲解。

2.9.1 单项选择题

　　例题1
　　进程和程序的一个本质区别是 （1） 。
　　（1）A．前者分时使用CPU，后者独占CPU        B．前者存储在内存，后者存储在外存
　　　　  C．前者在一个文件中，后者在多个文件中 D．前者为动态的，后者为静态的
　　例题1分析
　　进程是程序在计算机上的一次执行活动。当运行一个程序，就启动了一个进程。进程具有动态性、并发性、独立性、异步性和结构特征。显然，程序是静态的，进程是动态的。进程可以分为系统进程和用户进程。凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程，它们就是处于运行状态下的操作系统本身。
　　例题1答案
　　（1）D
　　例题2
　　一个运行进程必须具备的3种基本状态是 （2） 。
　　（2）A．就绪状态、挂起状态和执行状态 B．挂起状态、阻塞状态和执行状态
　　　　  C．就绪状态、执行状态和阻塞状态 D．就绪状态、执行状态和终止状态
　　例题2分析
　　一般来说，按进程在执行过程中的不同情况，进程的基本状态包括有以下几种。
　　就绪状态（Ready）：进程已分配到除处理机以外的所有必要资源，具备了执行的条件，可能会有多个进程处于就绪状态，排成就绪队列。
　　执行状态（Running）：进程占用处理机正在执行其程序。单处理机系统中只能有一个进程处于执行状态，多处理机系统中可能有多个进程处于执行状态。
　　阻塞状态（Blocked）：也叫等待或睡眠状态，是进程由于等待某种事件的发生而处于暂停执行的状态，如进程因等待I/O的完成、等待缓冲空间等。
　　例题2答案
　　（2）C
　　例题3
　　下面所列进程的3种基本状态之间的转换不正确的是 （3） 。
　　（3）A．就绪状态→执行状态 B．执行状态→就绪状态 C．执行状态→阻塞状态 D．就绪状态→阻塞状态
　　例题3分析
　　进程在运行期间，不断地从一个状态转换到另外一个状态，它可以多次处于就绪状态和执行状态，也可多次处于阻塞状态，但可能排在不同的阻塞队列。对于进程的三种基本状态的转换关系及其转换原因阐述如下。
　　就绪状态→执行状态。处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变为执行状态。正在执行的进程也称为当前进程。
　　执行状态→阻塞状态。正在执行的进程，因发生某事件而无法执行。例如，进程请求访问临界资源，而该资源正被其它进程访问，则请求该资源的进程将由执行状态变为阻塞状态。
　　执行状态→就绪状态。正在执行的程序，因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态变为就绪状态。在抢占调度方式中，一个优先高的进程到来后，可以抢占一个正在执行的优先权的进程的处理机；这时，该低优先权进程也将由执行状态转换为就绪状态。
　　从就绪状态直接到阻塞状态是不可能发生的，因此本题的答案选D。
　　例题3答案
　　（3）D
　　例题4
　　在进程控制块中，主要包括4方面用于描述和控制进程运行的信息。其中， （4） 主要是由处理机各种寄存器中的内容所组成。
　　（4）A．进程标识符信息 B．进程调度信息 C．处理机状态信息 D．进程控制信息
　　例题4分析
　　在进程控制块中，主要包括4方面用于描述和控制进程运行的信息，分别是进程标识符信息、处理机状态信息、进程调度信息和进程控制信息。
　　其中，处理机状态信息主要是由处理机各种寄存器中的内容所组成。处理机在运行时，许多信息都放在寄存器中，当处理机被中断时，所有这些信息都必须保存在被中断进程的PCB中，以便在该进程重新执行时，能从断点继续执行。
　　例题4答案
　　（4）C
　　例题5
　　在操作系统中，死锁出现是指 （5） 。
　　（5）A．计算机系统发生重大故障
　　  　　B．资源数目少于进程数
　　　　  C．若干进程因竞争资源而无限等待其他进程释放已占有的资源
　　　　  D．进程同时申请的资源数超过资源总数
　　例题5分析
　　所谓死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。由于资源占用是互斥的，当某个进程提出申请资源后，使得有关进程在无外力协助下，永远分配不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象——死锁。
　　例题5答案
　　（5）C
　　例题6
　　由于并发进程执行的随机性，一个进程对另一个进程的影响是不可预测的，甚至造成结果的不正确 （6） 。
　　（6）A．造成不正确的因素与时间有关
　　　　  B．造成不正确的因素只与进程占用的处理机有关
　　　　  C．造成不正确的因素与执行速度无关
　　　　  D．造成不正确的因素只与外界的影响有关
　　例题6分析
　　由于各进程的异步推进，进程之间的制约关系与时间有关，也即与进程的执行速度有关。
　　例题6答案
　　（6）A
　　例题7
　　（7） 调度算法有利于CPU繁忙型的作业，而不利于I/O繁忙型的作业（进程）。
　　（7）A．时间片轮转调度算法 B．先来先服务调度算法
　　  　　C．短作业（进程）优先算法 D．优先权调度算法
　　例题7分析
　　目前存在着多种调度算法，有的算法适合作业调度；有的算法适用于进程调度；但也有些调度算法，既可用于作业调度，也可用于进程调度。
　　其中，先来先服务（FCFS）调度算法是一种最简单的调度算法。当在作业调度中采用该算法时，每次调度是从后备作业队列中，选择一个或多个最先进入该队列的作用，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。
　　在进程调度中，采用FCFS调度算法时，则每次调度就是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，把处理机分配给它，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后，才放弃处理机。
　　FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程），如表2-6所示列出了A、B、C、D四个作业分别到达系统的时间、要求服务的时间、开始执行时间及各自的完成时间，并计算出各自的周转时间和带权周转时间。

表2-6 四个作业情况表

　　从表2-6中可以看出，其中短作业C的带权周转时间竟高达100，而长作业D的带权周转时间仅为1.99。
　　由此可见，FCFS调度算法有利于CPU繁忙型的作业，而不利于I/O繁忙型的作业（进程）。CPU繁忙型作业，是指该类作业需要大量的CPU时间进行计算，而很少请求I/O。通常的科学计算便属于CPU繁忙型作业。I/O繁忙型作业是指CPU进行处理时，又需频繁地请求I/O，而每次I/O的操作时间却很短，目前大多数的事务处理，都属于I/O繁忙型作业。
　　可以通过一个例子来说明采用FCFS调度算法的调度性能，表2-7中有5个进程A、B、C、D和E，它们到达的时间分别是0、1、2、3和4，所要求的服务时间分别是4、3、5、2和4，由表2-7还可以看出，A、B、C、D和E的完成时间分别是4、7、12、14和18，从每个进程的完成时间中减去其到达时间，即得到每个进程的周转时间，进而可以算出每个进程的带权周转时间。

表2-7 FCFS调度算法性能

　　例题7答案
　　（7）B
　　例题8
　　在操作系统中引入并发可以提高系统效率。若有两个程序A和B，A程序执行时所做的工作按次序需要用CPU：10秒；DEV1：5秒；CPU：5秒；DEV2：10秒；CPU：10秒。B程序执行时所做的工作按次序需要用DEV1：10秒；CPU：10秒；DEV2：5秒；CPU：5秒；DEV2：10秒。如果在顺序环境下执行A、B两个程序，CPU的利用率为 （8） ；如果在并发环境下执行两个程序，假设A程序先执行，则CPU的利用率为 （9） 。
　　（8）A．30% B．40% C．50% D．60%
　　（9）A．99% B．89% C．79% D．69%
　　例题8分析
　　如果A、B顺序执行，根据顺序环境的特点，程序A结束之后程序B才可以开始运行，因此总的运行时间应是两个程序运行所需实际时间的总和，即
　　(10+5+5+10+10)+(10+10+5+5+10)= 80秒
　　再计算CPU运行时间：(10+5+10)+(10+5)=40秒，因此CPU利用率为40秒/80秒=50%。如果并发执行，则在程序A不使用CPU时，B可以占用CPU，与A对其他设备的使用同步进行。程序A、B是同时进行着，也是同时结束的，即运行时间重叠。因此可得，程序运行所需时间为45秒，而CPU运行时间为40秒，由此可得CPU利用率为40秒/45秒=89%。
　　例题8答案
　　（8）C　　　　　　　（9）B
　　例题9
　　下面有关选择进程调度算法的准则中，不正确的是 （10） 。
　　（10）A．尽快响应交互式用户请求 B．尽量提高处理器利用率
　　C．尽可能提高系统吞吐量 D．适当增加进程在就绪队列中的等待时间
　　例题9分析
　　在选择调度算法时，应考虑以下几个准则：
　　公平：确保每个进程获得合理的CPU份额；
　　有效：使CPU尽可能的繁忙；
　　响应时间：使交互用户的响应时间尽可能短；
　　周转时间：使批处理用户等待输出的时间尽可能短；
　　吞吐量：使单位时间处理的进程数尽可能最多。
　　例题9答案
　　（10）D
　　例题10
　　若信号量的初值为2，当前值为-3，则表示有 （11） 个等待进程。
　　（11）A．1 B．2 C．3 D．5
　　例题10分析
　　当信号量控制互斥问题时，其初值往往代表资源的个数。本题初值为2，说明该种资源数量2个。当进程将2个资源全部占有之后，信号量值减至0，此时若再有进程要求申请该资源，则必须在此信号量上等待，具体表现为：将信号量的值减1，导致信号量的取值为负。此时有几个进程申请该资源，信号量便被减几次；因此S的值为?3，则表示有3个进程在等待该资源。
　　例题10答案
　　（11）C
　　例题11
　　操作系统中，可以并行工作的基本单位是 （12） ，它也是核心调度及资源分配的基本单位，它是由 （13） 组成的，它与程序的重要区别之一是 （14）。
　　（12）A．作业 B．函数 C．进程 D．过程
　　（13）A．程序、数据和PCB B．程序、数据和标识符
　　C．程序、标识符和PCB D．数据、标识符和PCB
　　（14）A．程序有状态，而它没有 B．它有状态，而程序没有
　　C．程序可占有资源，而它不可 D．它能占有资源，而程序不能