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第24题      
知识点   三态模型   进程   操作系统
关键词   操作系统   进程   三态模型      分类   处理机管理(进程管理)       

 
操作系统进程三态模型如下图所示,图中a、b和c处应分别填写( )
 
 
  A.  阻塞、就绪、运行
 
  B.  运行、阻塞、就绪
 
  C.  就绪、阻塞、运行
 
  D.  就绪、运行、阻塞
 
 
 

 
  第27题    2013年下半年  
   18%
假设系统有6个进程共享一个互斥段,如果最多允许3个进程同时进入互斥段,则信号量s的初值为(26),信号量S的变化范围是(27)。
  第27题    2009年上半年  
   52%
假设系统中进程的三态模型如下图所示,图中的a和b处应分别填写(26) ,图 中的c和d处应分别填写(27).
  第26题    2019年上半年  
   56%
某系统中有一个缓冲区,进程P1不断地生产产品送入缓冲区,进程P2不断地从缓冲区中取出产品消费,用P、V操作实现进程间的同步模型..
 


   知识点讲解    
   · 三态模型    · 进程    · 操作系统
 
       三态模型
        一个进程从创建而产生至撤销而消亡的整个生命周期,可以用一组状态加以刻画,为了便于管理进程,一般来说,按进程在执行过程中的不同状况至少定义3种不同的进程状态:
        (1)运行(running)态。占有处理器正在运行。
        (2)就绪(ready)态。指具备运行条件,等待系统分配处理器以便运行。
        (3)等待(wait)态。又称为阻塞(blocked)态或睡眠(sleep)态,指不具备运行条件,正在等待某个事件的完成。
        一个进程在创建后将处于就绪状态。每个进程在执行过程中,任一时刻当且仅当处于上述三种状态之一,同时,在一个进程执行过程中,它的状态将会发生改变。下图表示进程的状态转换。
        
        进程三态模型及其状态转换
        运行状态的进程将由于出现等待事件而进入等待状态,当等待事件结束之后等待状态的进程将进入就绪状态,而处理器的调度策略又会引起运行状态和就绪状态之间的切换。引起进程状态转换的具体原因如下:
        运行态——等待态:等待使用资源,如等待外设传输,等待人工干预。
        等待态——就绪态:资源得到满足,如外设传输结束,人工干预完成。
        运行态——就绪态:运行时间片到,出现有更高优先权进程。
        就绪态——运行态:CPU空闲时选择一个就绪进程。
 
       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。
 
       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。


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