操作系统 精髓与设计原理 第四章部分题目_操作系统精髓与设计原理第九版答案

第四章重要题目

注：书参考《操作系统——精髓与设计原理（第九版）》
复习题
4.1表3.5列出了无线程操作系统中进程控制块的基本元素。对于多线程系统，这些元素中的哪些可能属于线程控制块，哪些可能属于进程控制块？

答案：
PCB中可能包含的元素包括：
（1）存储管理信息
（2）资源的所有权和使用情况
（3）标识符（线程和进程都需要标识其身份）
（4）调度和状态信息中的部分信息，例如：运行状态（进程仍然有新建、终止、运行、阻塞等状态。注意进程和它内部包含的线程可能有不同的状态，例如进程处于运行状态时，它的一个线程可能处于阻塞状态。）
（5）数据结构中的部分信息，例如：进程间的亲缘关系。
（6）通信信息的一部分（通信的消息可视为是一种资源，因此当两个不同进程之间的线程通信时，操作系统的某些管理工作需要在进程层次上完成）
（7）特权信息（特权可能是分层次设定的，首先是设定进程的特权，然后进程内的各线程再细分特权，因此，在PCB和TCB中可能都会有特权信息）
TCB中可能包含的元素包括：
（1）用户可见寄存器
（2）控制和状态寄存器
（3）栈指针
（4）调度和状态信息
（5）数据结构中的部分信息，例如：线程的就绪队列
（6）通信信息的一部分（进程内的线程通信时，基于线程进行管理，因此有部分通信信息在TCB中；但注意到同一进程内的所有线程可以共享通信的消息，因此即使是同一进程内的线程通信时，也可能有部分信息会记录在PUB中）
（7）特权信息
（8)标识符
4.6列出用户级线程相对于内核线程的三个优点
答案：
（1）线程切换不需要内核态特权，切换开销小。
（2）调度可以是应用相关的，各个应用程序可以使用不同的线程调度算法。
（3）不依赖操作系统，可在任何操作系统中运行。
习题
4.7在很多诸如C和C++语言的现行规范中，并未提供对多线程编程的支持。如下面的程序所示，这一问题可能会对编译器和代码的正确性造成影响。考虑如下的函数定义和声明：
int global_positives = 0 ;
typedef struct list {
struct list *next ;
double val ;
} *list ;
void count_positives(list l)
{
list p;
for(p=1;p;p=p->next)
if(p->val>0.0)
++global_positives;
}
a.该函数的功能是什么？
b.C语言只对单个线程的执行进行了规范。对于本题中所声明的函数，在两个并发的线程中使用是否会有明显或潜在的问题？
答案：
a.数出链表中val值为正数的节点的个数。
b.（1）没问题
（2）线程A中count_positives()函数的实参是一个不包含正值节点（val值为正数的节点）的链表，所以线程A不会修改全局变量global_positives的值，即不会出现线程A和B同时修改全局变量的情况，因此A，B并发没有问题。
4.8 对于一些已优化的编译器（包括比较保守的GCC），上题中的count_positives函数一般会被优化成类似下面的代码：
void count_positives( list l)
{
list p;
register int r ;
r=global -positives;
for(p=1;p;p=p->next)
if(p->val>0.0) ++r;
global_positives =r;
}
若有A，B两个线程并发执行，则被这样编译优化会有什么明显或潜在的问题发生？
答案：
线程A中的寄存器变量r暂存了全局变量global_positives的值，线程B修改global_positives的值之后，可能会被线程A修改为r中的暂存值，使得global_positives的值产生错误。
出错的例子：
A：
list p;
register int r;
r =global_positives ;
B:
++global_positives ;
A:
for (p =1 ;p ;p-> next )
if ( p->val >0.0) ++r ;
global_positives = r ;