免费智能真题库 > 历年试卷 > 嵌入式系统设计师 > 2011年下半年 嵌入式系统设计师 上午试卷 综合知识
  第49题      
  知识点:   操作系统   队列   进程
  关键词:   操作系统   队列   进程        章/节:   嵌入式操作系统基础知识   嵌入式系统程序设计       

 
以下关于操作系统进程队列队列管理的叙述中,不正确的是(49)。
 
 
  A.  进程队列实际上就是通过PCB队列指针将若干个进程控制块组成一张链表
 
  B.  操作系统的进程队列分为三类:运行队列、就绪队列和等待队列
 
  C.  队列管理的操作只有入列、出列两种
 
  D.  队列的入列,是将一个PCB链入队列的队尾、队首,或插在中间
 
 
 

 
  第56题    2019年下半年  
   44%
下面对父进程和子进程的叙述不正确的是(56)。
  第36题    2019年下半年  
   61%
下列关于基于时间片的进程调度的叙述中,错误的是(36)。
  第21题    2014年下半年  
   57%
假设系统采用PV操作实现进程同步与互斥。若n个进程共享两台打印机,那么信号量S的取值范围为(21)。
 
  第22题    2009年下半年  
   51%
操作系统是裸机上的第一层软件,其他系统软件(如(22)等和应用软件都是建立在操作系统基础上的。下图①②③分别表示(23)。
  第6题    2010年下半年  
   66%
正常情况下,操作系统对保存有大量有用数据的硬盘进行(6)操作时,不会清除有用数据。
  第34题    2010年下半年  
   35%
实时操作系统必须在(34)内处理来自外部的事件。
 
  第17题    2020年下半年  
   40%
在常见的数据结构中,(16)是只能通过访问它的一端来实现数据存储和检索的一种线性数据结构,它的修改遵循先进后出的原则;(17)..
  第34题    2019年下半年  
   49%
为解决计算机与打印机之间速度不匹配的问题,通常设置一个打印数据缓冲区,主机将要输出的数据依次写入该缓冲区,而打印机则依次..
  第68题    2020年下半年  
   69%
在TCP/IP协议栈中,应用层协议数据单元为(68)。
   知识点讲解    
   · 操作系统    · 队列    · 进程
 
       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。
 
       队列
        队列常用于需要排队的场合,如操作系统中处理打印任务的打印队列、离散事件的计算机模拟等。
        队列是一种先进先出(FIFO)的线性表,只允许在队列的一端插入元素,而在另一端删除元素。在队列中,允许插入元素的一端称为队尾(rear),允许删除元素的一端称为队头(front)。
        队列的基本运算如下。
        (1)初始化队列initQueue(Q):创建一个空的队列Q。
        (2)判队空isEmpty(Q):当队列为空时返回“真”值,否则返回“假”值。
        (3)入队enQueue(Q,x):将元素x加入到队列Q的队尾,并更新队尾指针。
        (4)出队delQueue(Q):将队头元素从队列Q中删除,并更新队头指针。
        (5)取队头元素frontQueue(Q):返回队头元素的值,但不更新队头指针。
        可以用一组地址连续的存储单元存放队列中的元素,称为顺序队列。由于队中元素的插入和删除限定在两端进行,因此设置队头指针和队尾指针,分别指示出当前的队首元素和队尾元素。
        设队列Q的容量为6,其队头指针为front,队尾指针为rear,头、尾指针和队列中元素之间的关系如下图所示。
        
        队列的头、尾指针与队列中元素之间的关系
        在顺序队列中,为了降低运算的复杂度,元素入队时只修改队尾指针,元素出队时只修改队头指针。由于顺序队列的存储空间容量是提前设定的,所以队尾指针会有一个上限值,当队尾指针达到该上限时,就不能只通过修改队尾指针来实现新元素的入队操作了。若将顺序队列设想为一个环状结构(通过整除取余运算实现),则可维持入队、出队操作运算的简单性,如下图所示,称之为循环队列。
        
        循环队列的头、尾指针示意图
        设循环队列Q的容量为MAXSIZE,初始时队列为空,且Q.rear和Q.front都等于0,如下图(a)所示。元素入队时修改队尾指针,即令Q.rear=(Q.rear+1)% MAXSIZE,如下图(b)所示。元素出队时修改队头指针,即令Q.front=(Q.front+1)% MAXSIZE,如下图(c)所示。
        
        循环队列的头、尾指针示意图
        根据队列操作的定义,当出队操作导致队列变为空时,就有Q.rear==Q.front,如上图(d)所示;若入队列操作导致队列满,则也有Q.rear==Q.front,如上图(e)所示。在队列空和队列满的情况下,循环队列的队头、队尾指针指向的位置是相同的,此时仅根据Q.rear和Q.front之间的关系无法判定队列的状态。为了区分队空和队满,可采用两种处理方式:其一是设置一个标志域,以区别头、尾指针的值相同时队列是空还是满;其二是牺牲一个元素空间,约定以“队列的尾指针所指位置的下一个位置是头指针”表示队列满,如上图(f)所示,而头、尾指针的值相同时表示队列为空。
        设队列中的元素类型为整型,则循环队列的类型定义为:
        
        【函数】创建一个空的循环队列。
        
        【函数】判断队列是否为空。
        
        【函数】元素入循环队列。
        
        【函数】元素出循环队列。
        
        队列的链式存储也称为链队列。为了便于操作,可给链队列添加一个头结点,并令头指针指向头结点,如下图所示。在这种情况下,队列为空的判定条件是头指针和尾指针相同,且均指向头结点。
        
        链队列示意图
 
       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。
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第49题    在手机中做本题