免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件评测师 > 2020年下半年 软件评测师 上午试卷 综合知识
  第24题      
  知识点:   操作系统   进程   线程
  章/节:   操作系统基础知识       

 
在支持多线程操作系统中,假设进程P创建了线程T1、T2和T3,那么以下叙述中错误的适(24)。
 
 
  A.  线程T1、T2和T3可以共享进程P的代码段
 
  B.  线程T1、T2可以共享进程P中T3的栈指针
 
  C.  线程T1、T2和T3可以共享进程P打开的文件
 
  D.  线程T1、T2和T3可以共享进程P的全局变量
 
 
 

 
  第16题    2019年下半年  
   54%
假设系统有n(n≥5)个并发进程,它们竞争互斥资源R。若釆用PV操作,当有3个进程同时申请资源R,而系统只能满足其中1个进程的申请时..
  第22题    2020年下半年  
   47%
假设有6个进程共享一个互斥段N,如果最多允许3个进程同时访问互斥段N,那么利用PV操作时,所用信号量S的变化范围为(22):若信号..
  第14题    2018年下半年  
   20%
假设系统有n(n≥6)个并发进程共享资源R,且资源R的可用数为3。若采用PV操作,则相应的信号量S的取值范围应为( )。
   知识点讲解    
   · 操作系统    · 进程    · 线程
 
       操作系统
        编写嵌入式软件有两种选择:一是自己编写内核;二是使用现成的操作系统。如果嵌入式软件只需要完成一项非常小的工作,例如在电动玩具、空调中,就不需要一个功能完整的操作系统。但如果系统的规模较大、功能较复杂,那么最好还是使用一个现成的操作系统。可用于嵌入式系统软件开发的操作系统有很多,但关键是如何选择一个适合开发项目的操作系统,可以从以下几点进行考虑:
        (1)操作系统提供的开发工具。有些实时操作系统只支持该系统供应商的开发工具,因此,还必须从操作系统供应商处获得编译器、调试器等;而有的操作系统应用广泛,且有第三方工具可用,因此选择的余地比较大。
        (2)操作系统向硬件接口移植的难度。操作系统到硬件的移植是一个重要的问题,是关系到整个系统能否按期完工的一个关键因素。因此,要选择那些可移植性程度高的操作系统,以避免因移植带来的种种困难。
        (3)操作系统的内存要求,有些操作系统对内存有较大要求。
        (4)操作系统的可剪裁性、实时性能等。
 
       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。
 
       线程
        传统的进程有两个基本属性:可拥有资源的独立单位;可独立调度和分配的基本单位。引入线程的原因是进程在创建、撤销和切换中,系统必须为之付出较大的时空开销,故在系统中设置的进程数目不宜过多,进程切换的频率不宜太高,这就限制了并发程度的提高。引入线程后,将传统进程的两个基本属性分开,线程作为调度和分配的基本单位,进程作为独立分配资源的单位。用户可以通过创建线程来完成任务,以减少程序并发执行时付出的时空开销。
        例如,在文件服务进程中可设置多个服务线程,当一个线程受阻时,第二个线程可以继续运行,当第二个线程受阻时,第三个线程可以继续运行……从而显著地提高了文件系统的服务质量及系统的吞吐量。
        这样,对于拥有资源的基本单位,不用频繁地切换,进一步提高了系统中各程序的并发程度。需要说明的是,线程是进程中的一个实体,是被系统独立分配和调度的基本单位。线程基本上不拥有资源,只拥有一点运行中必不可少的资源(如程序计数器、一组寄存器和栈),它可与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。
        线程也具有就绪、运行和阻塞3种基本状态。由于线程具有许多传统进程所具有的特性,故称为“轻型进程(Light-Weight Process)”;传统进程称为“重型进程(Heavy-Weight Process)”。线程可创建另一个线程,同一个进程中的多个线程可并发执行。
        线程分为用户级线程(User-Level Threads)和内核支持线程(Kernel-Supported Threads)两类。用户级线程不依赖于内核,该类线程的创建、撤销和切换都不利用系统调用来实现;内核支持线程依赖于内核,即无论是在用户进程中的线程,还是在系统中的线程,它们的创建、撤销和切换都利用系统调用来实现。某些系统同时实现了两种类型的线程。
        与线程不同的是,不论是系统进程还是用户进程,在进行切换时,都要依赖于内核中的进程调度。因此,不论是什么进程都是与内核有关的,是在内核支持下进行切换的。尽管线程和进程表面上看起来相似,但它们在本质上是不同的。
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