免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件评测师 > 2019年下半年 软件评测师 上午试卷 综合知识
  第17题      
  知识点:   进程   死锁
  章/节:   操作系统基础知识       

 
若系统中有4个互斥资源R,当系统中有2个进程竞争R,且每个进程都需要i个R (i≤3)时,该系统可能会发生死锁的最小i值是( )。
 
 
  A.  1
 
  B.  2
 
  C.  3
 
  D.  4
 
 
 

 
  第10题    2015年下半年  
   37%
在支付多线程的操系统中,假设进程P创建了若干个线程,那么(10)是不能被这些线程共享的。
  第26题    2009年上半年  
   50%
设系统中有R类资源m个,现有n个进程互斥使用。若每个进程对R资源的最大需求为w,那么当m、n、w取下表的值时,对于下表中的a{..
  第10题    2016年下半年  
   48%
在进程状态转换过程中,可能会引起进程阻塞的原因是(10)。
   知识点讲解    
   · 进程    · 死锁
 
       进程
        简单而言,一个进程就是一个正在运行的程序。一般来说,一个进程至少应该包括以下几个方面的内容。
        .相应的程序:进程既然是一个正在运行的程序,当然需要有相应程序的代码和数据。
        .CPU上下文:指程序在运行时,CPU中各种寄存器的当前值,包括:程序计数器,用于记录将要取出的指令的地址;程序状态字,用于记录处理器的运行状态信息;通用寄存器,用于存放数据或地址;段寄存器,用于存放程序中各个段的地址;栈指针寄存器,用于记录栈顶的当前位置。
        .一组系统资源:包括操作系统用来管理进程的数据结构、进程的内存地址空间、进程正在使用的文件等。
        进程有动态性、独立性和并发行三个特性。
        (1)动态性。进程是一个正在运行的程序,而程序的运行状态是在不断地变化的。例如,当一个程序在运行的时候,每执行完一条指令,PC寄存器的值就会增加,指向下一条即将执行的指令。而CPU中用来存放数据和地址的那些通用寄存器,它们的值肯定也不断地变化。另外,堆和栈的内容也在不断地变化,每当发生一次函数调用时,就会在栈中分配一块空间,用来存放此次函数调用的参数和局部变量。而当函数调用结束后,这块栈空间就会被释放掉。
        (2)独立性。一个进程是一个独立的实体,是计算机系统资源的使用单位。每个进程都有自己的运行上下文和内部状态,在它运行的时候独立于其他的进程。
        (3)并发性。从宏观上来看,在系统中同时有多个进程存在,它们相互独立地运行。
        下图表示四个进程A、B、C、D在系统中并发地运行。从中可以看出,虽然从宏观上来说,这四个进程都是在系统中运行,但从微观上来看,在任何一个特定的时刻,只有一个进程在CPU上运行。从时间上来看,开始是进程A在运行,然后是进程B在运行,然后是进程C和进程D。接下来又轮到了进程A去运行。因此,在单CPU的情形下,所谓的并发性,指的是宏观上并发运行,而微观上还是顺序运行,各个进程轮流去使用CPU资源。
        
        四个进程在并发运行
        在具体实现上,以CPU中的程序计数器PC为例,真正物理上的PC寄存器只有一个。当四个进程在轮流执行时,PC取值的运动轨迹是先在进程A内部流动,然后再到进程B的内部流动,再到进程C和D。从进程的独立性角度来说,每个进程都有“自己”独立的PC寄存器,即逻辑上的PC寄存器,它们的取值相互独立、互不影响。所谓的逻辑PC,其实就是一个内存变量。例如,在上图中,当进程A要执行的时候,就把A的逻辑PC的值拷贝到物理PC中,然后开始运行。当轮到B运行的时候,先把物理PC的当前值保存到A的逻辑PC中,然后再把B的逻辑PC的值装入到物理PC中,即可运行。这样就实现了各个进程的轮流运行。
 
       死锁
        在计算机系统中有许多互斥资源(如磁带机、打印机和绘图仪等)或软件资源(如进程表、临界区等),若两个进程同时使用打印机,或同时进入临界区必然会出现问题。所谓死锁,是指两个以上的进程互相都要求对方已经占有的资源导致无法继续运行下去的现象。
               死锁举例
               根据例4.4~例4.6的情况分析不难看出,产生死锁的原因为竞争资源及进程推进顺序非法。当系统中有多个进程所共享的资源不足以同时满足它们的需求时,将引起它们对资源的竞争导致死锁。其中,进程推进顺序非法,是指进程在运行的过程中请求和释放资源的顺序不当,导致进程死锁。
               进程资源图
               进程资源有向图由方框、圆圈和有向边三部分组成。其中方框表示资源,圆圈表示进程。请求资源:〇→□,箭头由进程指向资源;分配资源:〇←□,箭头由资源指向进程。
               例如,系统中有进程P1P2P3,资源R1R2R3。假设系统中R1R2R3的资源数分别为1、1和2,其中P1占用了1台R1,又申请1台R3P2占用了1台R2,又申请1台R1P3占用了2台R3,又申请1台R2。对于这种情况可用进程资源图来描述,如下图所示。
               
               进程资源有向图
               死锁产生的原因及4个必要条件
               产生死锁的4个必要条件是互斥条件、请求保持条件、不可剥夺条件和环路条件。当发生死锁时,在进程资源有向图中必构成环路,其中每个进程占有了下一个进程申请的一个或多个资源,导致进程申请的资源无法满足而产生死锁。
               死锁的处理
               死锁的处理策略主要有4种:鸵鸟策略(即不理睬策略)、预防策略、避免策略和检测与解除死锁。
                      死锁预防
                      死锁预防是采用某种策略限制并发进程对资源的请求,破坏死锁产生的4个必要条件之一,使系统在任何时刻都不满足死锁的必要条件。预防死锁的两种策略如下:
                      (1)预先静态分配法。破坏了“不可剥夺条件”,预先分配所需资源,保证不等待资源。该方法的问题是降低了对资源的利用率,降低进程的并发程度;有时可能无法预先知道所需资源。
                      (2)资源有序分配法。破坏了“环路条件”,把资源分类按顺序排列,保证不形成环路。该方法存在的问题是限制进程对资源的请求;由于资源的排序占用系统开销。
                      死锁避免
                      死锁预防是设法破坏产生死锁的4个必要条件之一,严格防止死锁的产生。死锁避免则不那么严格地限制产生死锁的必要条件。最著名的死锁避免算法是Dijkstra提出的银行家算法,死锁避免算法需要很大的系统开销。
                      银行家算法对于进程发出的每一个系统可以满足的资源请求命令加以检测,如果发现分配资源后系统进入不安全状态,则不予分配;若分配资源后系统仍处于安全状态,则实施分配。与死锁预防策略相比,它提高了资源的利用率,但检测分配资源后系统是否安全增加了系统开销。
                      所谓安全状态,是指系统能按某种顺序如<P1P2,…,Pn>来为每个进程分配其所需资源,直到最大需求,使每个进程都可顺序完成。通常称<P1P2,…,Pn>序列为安全序列。若系统不存在这样一个安全序列,则称系统处于不安全状态。
                      死锁检测
                      解决死锁的另一条途径是使用死锁检测方法,这种方法对资源的分配不加限制,即允许死锁产生。但系统定时地运行一个死锁检测程序,判断系统是否发生死锁,若检测到有死锁,则设法加以解除。
                      死锁解除
                      死锁解除通常采用资源剥夺法和撤销进程法。资源剥夺法从一些进程那里强行剥夺足够数量的资源分配给死锁进程;撤销进程法根据某种策略逐个地撤销死锁进程,直到解除死锁为止。
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第17题    在手机中做本题