计算机操作系统第二章进程管理习题.pdf

### 计算机操作系统——进程管理知识点解析 #### 一、进程的基本状态 1. **就绪状态**：进程已具备运行条件，但因处理器正被其他进程占用，暂时无法获得处理器而处于等待分配状态。 2. **执行状态**：进程已获得处理器，正在处理器上运行。 3. **阻塞状态**：又称为等待状态，进程正在等待某个事件的发生（如I/O操作完成）而暂时无法继续执行。 #### 二、进程与程序的区别 - **静态与动态**：程序是一组有序指令的集合，是静态的概念；而进程是程序的一次执行过程，具有动态性。 - **内存中的存在形式**：程序通常存储在外存中，而进程在执行时需要被加载到内存中。 - **状态的变化**：进程具有就绪、执行、阻塞等状态，而程序不具备这样的状态变化。 - **是否占有处理器**：程序不占有处理器，只有当程序被加载并创建为进程后，才有可能占用处理器。 #### 三、进程状态之间的转换 - **就绪状态 → 执行状态**：当处理器空闲且就绪队列中有进程时，操作系统会选择一个就绪状态的进程使其进入执行状态。 - **执行状态 → 就绪状态**：当前进程的时间片用完或者主动让出处理器时，会从执行状态变为就绪状态。 - **执行状态 → 阻塞状态**：当进程请求某种资源未得到满足或发生某些事件（如I/O请求）时，会从执行状态变为阻塞状态。 - **阻塞状态 → 就绪状态**：当阻塞的原因解除（如I/O操作完成），进程会从阻塞状态变为就绪状态，等待分配处理器。 #### 四、操作系统如何管理和控制进程 - **进程控制块**：是操作系统用来管理和控制进程运行的数据结构，记录了操作系统所需的、用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。 - **处理机状态信息**：包括了处理器的各种寄存器中的内容，如程序计数器、通用寄存器、状态寄存器等。 - **进程标识符信息**：包括进程ID、父进程ID等，用于唯一标识一个进程。 - **进程调度信息**：如进程状态、优先级、时间片等，用于调度算法的选择。 - **进程控制信息**：如进程间的同步与通信机制。 #### 五、进程调度时机 - **进程完成工作后被撤销**：当进程完成任务后，会被操作系统撤销，此时可能引发进程调度。 - **进程从就绪状态变成运行状态**：当就绪队列中的进程被选中进入运行状态时，不会直接引起进程调度，而是可能会因为时间片用完等原因导致后续的进程调度。 - **进程从等待状态变成就绪状态**：当等待条件满足后，进程从等待状态变为就绪状态，这可能会触发进程调度。 - **进程从运行状态变成等待状态或就绪状态**：当前运行的进程因某种原因（如I/O请求）进入等待状态或因时间片用完而进入就绪状态时，会触发进程调度。 #### 六、进程的基本特性 - **并发执行**：多个进程可以并发执行，即在同一时间段内，这些进程看起来是同时执行的。 - **动态性**：进程具有生命周期，从创建到销毁的过程就是进程的动态性体现。 - **独立性**：每个进程都有独立的地址空间和其他资源，但可以通过进程间通信机制进行数据交换。 - **异步性**：进程的运行速度不受控制，取决于自身的调度和外部环境。 #### 七、单处理器系统中的就绪队列 - 在单处理器系统中，如果有10个进程同时存在，那么处于就绪队列中的进程最多为9个，因为总有一个进程在处理器上运行。 #### 八、进程状态变化 - **状态变化的随机性**：进程状态的变化是由操作系统根据一定的策略进行的，这种变化具有随机性。 - **状态变化的必要性**：进程状态的变化是保证系统资源有效利用的关键。 #### 九、进程间的关系 - **无关**：当两个进程之间没有数据交互或资源共享时，它们是无关的。 - **相关**：当两个进程之间存在数据交换或共享资源时，它们是相关的。 - **并发进程**：多个进程在操作系统中交替执行，共享CPU和系统资源，彼此之间可能存在竞争关系。 #### 十、进程间的同步与互斥 - **信号量机制**：是一种常用的进程同步机制，通过P、V操作来实现对临界资源的访问控制。 - **消息传递**：通过消息传递机制实现进程间的通信，包括发送和接收两种基本操作。 - **临界区管理**：确保在任何时候只有一个进程能够进入临界区，避免多个进程同时访问同一共享资源造成的冲突。 #### 十一、信号量操作与资源管理 - **信号量初始化**：信号量的初始值通常是非负数，表示可用资源的数量。 - **P、V操作**：P操作用于申请资源，V操作用于释放资源。 #### 十二、消息缓冲通信 - **消息缓冲区**：系统提供一组消息缓冲区，用于存放消息，实现进程间的数据交换。 #### 十三、进程间同步与互斥的关系 - **同步与互斥的区别**：互斥是同步的一种特殊情况，主要关注如何保护共享资源不被同时访问；而同步则更关注进程之间的协作与协调。 - **同步与互斥的联系**：二者都是为了处理并发执行过程中出现的问题，确保系统的正确性和高效性。 以上知识点涵盖了进程管理的基础概念、状态转换、调度机制、同步互斥等方面的内容，有助于深入理解计算机操作系统中的进程管理原理和技术。