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第02章 进程与线程习题解答

第02章 进程与线程习题解答
第02章 进程与线程习题解答

第2章进程与线程

习题2 参考解答

1. 简要回答下列问题。

1) 进程和线程有什么区别?

2) 线程是如何创建的?怎样设置线程的优先级?

3) 前台线程和后台线程有什么区别?如何将一个线程设置为后台线程?

【解答】

1) 一个完整的进程拥有自己独立的内存空间和数据,但是同一个进程内的线程是共享内存空间和数据的。一个进程对应着一段程序,它是由一些在同一个程序里面独立的同时运行的线程组成的。线程有时也被称为并行运行在程序里的轻量级进程,这是因为它的运行依赖于进程提供的上下文环境,并且使用的是进程的资源。

在一个进程里,线程的调度有抢占式或者非抢占的模式。在抢占模式下,操作系统负责分配CPU时间给各个线程,一旦当前的线程使用完分配给自己的CPU时间,操作系统将决定下一个占用CPU时间的是哪一个线程。因此操作系统将定期的中断当前正在执行的线程,将CPU 分配给在等待队列的下一个线程。所以任何一个线程都不能独占CPU。每个线程占用CPU的时间取决于进程和操作系统。进程分配给每个线程的时间很短,以至于我们感觉所有的线程是同时执行的。

2) C#中创建线程的工作是通过使用System.Threading名称空间下的Thread类的构造方法来完成的,如创建一个线程实例输出字符“a”1000次。

Thread thread = new Thread(new ThreadStart(func1));

thread.Priority =ThreadPriority.Normal;

thread.Start();

static void func1()

{

for(int i =0;i<1000;i++)

{

Console.WriteLine("a");

}

}

C#中System.Threading名称空间下的ThreadPriority枚举类定义了线程可能具有的所有优先级的值,优先级由高到低排序为:Highest,AboveNormal,Normal,BelowNormal,Lowest。可以通过访问线程的Priority属性来获取和设置其优先级。每个线程都具有分配给它的线程优先级。在公共语言运行库中创建的线程最初分配的优先级为ThreadPriority.Normal。在运行库以外创建的线程保留它们在进入托管环境之前具有的优先级。可以使用Thread.Priority属性获取或设置任何线程的优先级。

3) 前台线程和后台线程的区别是后台线程不会影响进程终止。属于某个进程的所有前台线程都终止后,公共语言运行库就会结束该进程,而且所有属于该进程的后台线程也都会立即停止,而不管后台工作是否完成。

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第2章进程与线程

2利用Thread对象的IsBackground属性,可以设置或判断一个线程是后台线程还是前台线

程。在任何时候,都可以通过将某个线程的IsBackground属性设置为true,使其变为后台线程。

2.为什么要用多线程?多线程适用于哪种场合?

【解答】

在Client/Server模式下,服务器需要不断监听来自多个客户端的请求,这时,如果采用单线程机制的话,这个线程由于要不断的循环监听客户端请求,从而无暇处理其他的任务。要让服务器同时为多个客户服务,必须引入多线程技术。实际上,当执行需要较长时间才能完成的连续操作时,或者等待网络或其他I/O设备响应时,都可以使用多线程技术。多线程特别适用于需要不同资源(如文件句柄和网络连接)的任务。

3.什么是线程同步?为什么需要使用线程同步?C#提供了什么语句可以简单地实现线程的同步?

【解答】

多个线程同时运行时,可能会因为线程之间的逻辑关系而而决定最先执行,谁后执行。这就是线程同步。同步是多线程中一个非常重要的概念。所谓同步,是指多个线程之间存在先后执行顺序的关联关系。

使用多线程可以解决了吞吐量和响应速度的问题,但同时也带来了资源共享问题,如死锁和资源争用。如果一个线程必须在另一个线程完成某个工作后才能继续执行,则必须考虑如何让其保持同步,以确保在系统上同时运行多个线程而不会出现死锁或逻辑错误。当两个线程t1和t2有相同的优先级,并且同时在系统上运行时,如果先把时间片分给t1使用,它在变量variable1中写入某个值,但如果在时间片用完时它仍没有完成写入,这时由于时间片已经分给t2使用,而t2又恰好要尝试读取该变量的值,此时读出的就不是正确的值。这种情况下,如果使用同步仅允许一个线程使用variable1,在该线程完成对variable1的写入工作后再让t2读取这个值,就可以避免出现此类错误。

C#提供了lock语句来实现线程的同步。

4.什么是线程池?使用线程池有什么好处?

【解答】

线程池是在后台执行多个任务的线程集合。使用线程池接受传入的请求,每个传入请求都分配给线程池中的一个线程,从而达到异步处理请求的目的。在服务器应用程序中,如果每到一个请求就创建一个新线程,然后在新线程中为其请求服务的话,将不可避免的造成系统开销的增大。实际上,创建太多的线程可能会导致由于过度使用系统资源而耗尽内存。为了防止资源不足,服务器应用程序可以采用线程池来限制同一时刻处理的线程数目。线程池不会占用主线程,也不会延迟后续请求的处理。一旦池中的某个线程完成任务,它将返回到等待线程队列中,等待被再次使用。这种重用使应用程序可以避免为每个任务创建新线程引起的资源和时间消耗。

操作系统OS报告读者与写者问题(进程同步问题)

目录 一、课程设计目的及要求 (1) 二、相关知识 (1) 三、题目分析 (2) 四、概要设计 (4) 五、代码及流程 (5) 六、运行结果 (11) 七、设计心得 (12) 八、参考文献 (12)

一、课程设计目的及要求 读者与写者问题(进程同步问题) 用n 个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件的要求,进行读写操作。请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。 读者-写者问题的读写操作限制: 1)写-写互斥; 2)读-写互斥; 3)读-读允许; 写者优先的附加限制:如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源,则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。 二、相关知识 Windows API: 在本实验中涉及的API 有: 1线程控制: CreateThread 完成线程创建,在调用进程的地址空间上创建一个线程,以执行指定的函数;它的返回值为所创建线程的句柄。 HANDLE CreateThread( LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, // SD DWORD dwStackSize, // initial stack size LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, // thread function LPVOID lpParameter, // thread argument DWORD dwCreationFlags, // creation option LPDWORD lpThreadId // thread identifier ); 2 ExitThread 用于结束当前线程。 VOID ExitThread( DWORD dwExitCode // exit code for this thread ); 3Sleep 可在指定的时间内挂起当前线程。 VOID Sleep( DWORD dwMilliseconds // sleep time ); 4信号量控制: WaitForSingleObject可在指定的时间内等待指定对象为可用状态; DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, // handle to object DWORD dwMilliseconds // time-out interval );

操作系统 实验 五 线程间的互斥与同步

实验五线程间的互斥与同步 实验学时:2学时 实验类型:验证、设计型 一、实验目的 理解POSIX线程(Pthread)互斥锁和POSIX信号量机制,学习它们的使用方法;编写程序,实现多个POSIX线程的同步控制。 二,实验内容 创建4个POSIX线程。其中2个线程(A和B)分别从2个数据文件(data1.txt和data2.txt)读取10个整数. 线程A和B把从文件中读取的逐一整数放入一个缓冲池. 缓冲池由n个缓冲区构成(n=5,并可以方便地调整为其他值),每个缓冲区可以存放一个整数。另外2个线程,C和D,各从缓冲池读取10数据。线程C、D每读出2个数据,分别求出它们的和或乘积,并打印输出。 提示:在创建4个线程当中,A和B是生产者,负责从文件读取数据到公共的缓冲区,C和D是消费者,从缓冲区读取数据然后作不同的计算(加和乘运算)。使用互斥锁和信号量控制这些线程的同步。不限制线程C和D从缓冲区得到的数据来自哪个文件。 在开始设计和实现之前,务必认真阅读课本6.8.4节和第6章后面的编程项目——生产者-消费者问题。

三,实验要求 按照要求编写程序,放在相应的目录中,编译成功后执行,并按照要求分析执行结果,并写出实验报告。 四,实验设计 1,功能设计 根据实验要求,主程序需要创建四个线程,两个线程负责从文件读取数据到缓冲区,两个线程负责将缓冲区的数据做数学运算。由于同一个进程中的各个线程共享资源,可以用一个二维数组的全局变量作为公共缓冲区,同时还需要一个整形全局变量size用来做数组的索引。读线程的运行函数打开不同的文件并从中读取数据到二维数组中,每次写入数组后size加一。运算线程从二维数组中读数并做运算,每次读数之前size减一。本题的关键在于如何使用信号量保证进程的同步与互斥。在运算线程从缓冲区读取之前缓冲区里必须有数,即任意时刻运算操作的执行次数必须小于等于读取操作的执行次数。同时应该保证两个读线程和两个运算线程两两互斥。由于以上分析,使用了四个信号量sem1,sem2,sem3和sem4。sem1保证线程1和线程2互斥,sem2保证线程3和线程4互斥,sem3保证线程3和线程4互斥,sem4保证线程4和线程1互斥。即这四个信号量使四个线程循环进行,从而保证了运行结果的正确性。 源代码及注释: #include #include #include #define NUM 200

北大操作系统高级课程-陈向群作业-XV6进程线程

阅读代码: 1.基本头文件: types.h param.h memlayout.h defs.h x86.h asm.h mmu.h elf.h 2.进程线程部分: vm.c proc.h proc.c swtch.S kalloc.c 以及相关其他文件代码 强调一下:由于内存管理部分还没有学到,所以请同学们遇到相关的代码和问题时,先将问题记录下来,到学过之后,再结合进程线程管理部分进行深入学习,最后要求对XV6有整体的理解。 请大家围绕如下一些问题阐述原理课的相关内容,以及XV6中是如何实现的。 1.什么是进程,什么是线程?操作系统的资源分配单位和调度单位分别是什么?XV6中的 进程和线程分别是什么,都实现了吗? 答:进程是在多道程序系统出现以后,为了描述系统内部各作业的活动规律而引进的概念。进程有3个基本状态,运行状态、就绪状态和等待状态(或称阻塞状态);进程只能由父进程建立,系统中所有的进程形成一种进程树的层次体系;挂起命令可有进程自己和其他进程发出,但是解除挂起命令只能由其他进程发出。进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的独立单位。 线程可称为轻量级的进程,是操作系统可以运行调度的最小单位。线程是进程内的一个相对独立的可执行的单元。若把进程称为任务的话,那么线程则是应用中的一个子任务的执行。 不论操作系统中是否引入了线程,操作系统中资源分配的基本单位都是进程。如果操作系统没有引入线程那么进程就是调度的基本单位。线程并不独立拥有资源,它仅仅分配了一些运行必备的资源。一个进程中的多个线程共同分享进程中的资源。在引入了线程的操作系统中,线程就变成了调度的基本单位,进程中的部分线程阻塞并不代表该线程被阻塞。 xv6操作系统实现了一个基于进程(没有实现线程)的简单进程管理机制。通过对proc.h 文件的阅读了解到xv6的进程中定义了一个context结构,一个枚举类型proc_state定义了UNUSED, EMBRYO, SLEEPING, RUNNABLE, RUNNING, ZOMBIE 这6种进程的状态,proc结构定义了进程控制块的内容,cpu结构定义了寄存器和栈指针。 2.进程管理的数据结构是什么?在Windows,Linux,XV6中分别叫什么名字?其中包含哪 些内容?操作系统是如何进行管理进程管理数据结构的?它们是如何初始化的? 答:进程管理的数据结构是进程控制块(PCB)。在Linux中进程控制块的结构是由一个叫task_struct的数据结构定义的,ask_struct存在/include/ linux/sched.h中,其中包括管理进程

操作系统课程设计用多进程同步方法解决生产者-消费者问题

操作系统课程设计 用多进程同步方法解决生产者-消费者问题 系别:计科系 专业: 计算机科学与技术 班级:04 级 4 班 学号:0410******* 姓名:苏德洪 时间:2006-7-7—2006-7-14

目录 一、题目: (3) 二、设计目的: (3) 三、总体设计思想概述: (3) 四、说明: (3) 五、设计要求: (3) 六、设计方案: (3) 七、流程图: (5) 八、运行结果 (7) 九、源程序 (11) 十、总结 (18) 十一、参考文献 (20)

一、题目: 用多进程同步方法解决生产者-消费者问题。 二、设计目的: 通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制。 三、总体设计思想概述: 1、生产者—消费者问题是一种同步问题的抽象描述。 2、计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。当系统中某一进程使用某一 资源时,可以看作是消耗,且该进程称为消费者。 3、而当某个进程释放资源时,则它就相当一个生产者。 四、说明: 有界缓冲区内设有20个存储单元,放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。 五、设计要求: 1、每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的全部内容,当前 指针位置和生产者/消费者线程的标识符。 2、生产者和消费者各有两个以上。 3、多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码。 六、设计方案: 通过一个有界缓冲区(用数组来实现,类似循环队列)把生产者和消费者联系起来。假定生产者和消费者的优先级是相同的,只要缓冲区未满,生产者就可以生产产品并将产品送入缓冲区。类似地,只要缓冲区未空,消费者就可以从缓冲区中去走产品并消费它。 应该禁止生产者向满的缓冲区送入产品,同时也应该禁止消费者从空的缓冲区中取出产品,这一机制有生产者线程和消费者线程之间的互斥关系来实现。 为解决生产者/消费者问题,应该设置两个资源信号量,其中一个表示空缓冲区的数目,用g_hFullSemaphore表示,其初始值为有界缓冲区的大小SIZE_OF_BUFFER;另一个表示缓冲区中产品的数目,用g_hEmptySemaphore表示,其初始值为0。另外,由于有界缓冲区是一个临界资源,必须互斥使用,所以还需要再设置一个互斥信号量g_hMutex,起初值为1。

南昌大学操作系统线程进程同步实验报告

南昌大学实验报告 ---(1)进程/线程同步 学生姓名:学号:专业班级:网络工程131班 实验类型:■验证□综合□设计□创新实验日期:实验成绩: 一、实验目的 本实验讨论临界区问题及其解决方案。首先创建两个共享数据资源的并发线程。在没有同步控制机制的情况下,我们将看到某些异常现象。针对观察到的现象,本实验采用Windows 的信号量机制解决临界区互斥访问。 二、实验内容 2.1 进程/线程并发执行 Windows操作系统支持抢先式调度,这意味着一线程运行一段时间后,操作系统会暂停其运行并启动另一线程。也就是说,进程内的所有线程会以不可预知的步调并发执行。为了制造混乱,我们首先创建两个线程t1和t2。父线程(主线程)定义两个全局变量,比如accnt1和accnt2。每个变量表示一个银行账户,其值表示该账户的存款余额,初始值为0。线程模拟在两个账户之间进行转账的交易。也即,每个线程首先读取两个账户的余额,然后产生一个随机数r,在其中一个账户上减去该数,在另一个账户上加上该数。线程操作的代码框架如下: counter=0; do { tmp1 = accnt1 ; tmp2 = accnt2 ; r = rand ( ) ; accnt1 = tmp1 + r ; accnt2 = tmp2 ? r ; counter++; } while ( accnt1 + accnt2 == 0 ) ; print ( counter ) ; 两个线程执行相同的代码。只要它们的执行过程不相互交叉,那么两个账户的余额之和将永远是0。但如果发生了交叉,那么某线程就有可能读到新的accnt1值和老的accnt2值,从而导致账户余额数据发生混乱。线程一旦检测到混乱的发生,便终止循环并打印交易的次数(counter)。 请编写出完整的程序代码并运行,然后观察产生混乱需要的时间长短。因为这是我们编写的第一个程序,因此这里我给出了完整的代码,请参考。有能力的同学在参考下面的代码之前,请先自己尝试一下。 #include "stdafx.h" #include

用多线程同步方法解决生产者-消费者问题(操作系统课设)

. 题目用多线程同步方法解决生产者-消费 者问题(Producer-Consumer Problem) 学院计算机科学与技术学院 专业软件工程 班级 姓名 指导教师 年月日

目录 目录 (1) 课程设计任务书 (2) 正文 (2) 1.设计目的与要求 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2设计要求 (2) 2.设计思想及系统平台 (2) 2.1设计思想 (2) 2.2系统平台及使用语言 (2) 3.详细算法描述 (3) 4.源程序清单 (5) 5.运行结果与运行情况 (10) 6.调试过程 (15) 7.总结 (15) 本科生课程设计成绩评定表 (16)

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位:计算机科学与技术学院 题目: 用多线程同步方法解决生产者-消费者问题 (Producer-Consumer Problem) 初始条件: 1.操作系统:Linux 2.程序设计语言:C语言 3.有界缓冲区内设有20个存储单元,其初值为0。放入/取出的数据项按增序设定为1-20这20个整型数。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要 求) 1.技术要求: 1)为每个生产者/消费者产生一个线程,设计正确的同步算法 2)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的当前全部内容、当前指针位置和生产者/消费者线程的自定义标识符。 3)生产者和消费者各有两个以上。 4)多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。 2.设计说明书内容要求: 1)设计题目与要求 2)总的设计思想及系统平台、语言、工具等。 3)数据结构与模块说明(功能与流程图) 4)给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。(要注明存储各个程序及其运行结果的主机IP地址和目录。) 5)运行结果与运行情况 (提示: (1)有界缓冲区可用数组实现。 (2)编译命令可用:cc -lpthread -o 目标文件名源文件名 (3)多线程编程方法参见附件。) 3. 调试报告: 1)调试记录 2)自我评析和总结 上机时间安排: 18周一~ 五 08:0 - 12:00 指导教师签名:年月日

操作系统第二章进程和线程复习题

第二章练习题 一、单项选择题 1.某进程在运行过程中需要等待从磁盘上读入数据,此时该进程的状态将( C )。 A. 从就绪变为运行; B.从运行变为就绪; C.从运行变为阻塞; D.从阻塞变为就绪2.进程控制块是描述进程状态和特性的数据结构,一个进程( D )。 A.可以有多个进程控制块; B.可以和其他进程共用一个进程控制块; C.可以没有进程控制块; D.只能有惟一的进程控制块。 3.临界区是指并发进程中访问共享变量的(D)段。 A、管理信息 B、信息存储 C、数据 D、 程序 4. 当__ B__时,进程从执行状态转变为就绪状态。 A. 进程被调度程序选中 B. 时间片到 C. 等待某一事件 D. 等待的事件发生 5. 信箱通信是一种( B )通信方式。 A. 直接通信 B. 高级通信

C. 低级通信 D. 信号量 6. 原语是(B)。 A、一条机器指令 B、若干条机器指令组成 C、一条特定指令 D、中途能打断的指令 7. 进程和程序的一个本质区别是(A)。 A.前者为动态的,后者为静态的; B.前者存储在内存,后者存储在外存; C.前者在一个文件中,后者在多个文件中; D.前者分时使用CPU,后者独占CPU。 8. 任何两个并发进程之间存在着(D)的关系。 A.各自完全独立B.拥有共享变量 C.必须互斥D.可能相互制约 9. 进程从运行态变为等待态可能由于(B )。 A.执行了V操作 B.执行了P 操作 C.时间片用完 D.有高优先级进程就绪 10. 用PV操作管理互斥使用的资源时,信号量的初值应定义为(B)。 A.任意整数 B.1 C.0 D.-1

操作系统实验线程同步

实验2:线程同步 一、实验目的 (1)掌握Windows2000环境下,线程同步。 (2)熟悉Windows2000提供的线程同步与互斥API。 (3)用Windows2000提供的线程同步与互斥API解决实际问题 (producer-consumer)。 二、实验内容 生产者与消费者问题的实现。在Windows 2000环境下,创建一组“生产者”线程和一组“消费者”线程,并建立一个长度为N的全局数组作为共享缓冲区。“生产者”向缓冲区输入数据,“消费者”从缓冲区读出数据。当缓冲区满时,“生产者”必须阻塞,等待“消费者”取走缓冲区数据后将其唤醒。当缓冲区空时,“消费者”阻塞,等待“生产者”生产了产品后将其唤醒。试用信号量实现“生产者”与“消费者”线程之间的同步。 三、实验环境 (1)使用的操作系统及版本。 Windows xp professional (2)使用的编译系统及版本。 Visual c++ 6.0 四、实验步骤 1.等待一个对象(相当于p操作) WaitForSingleObject用于等待一个对象。它等待的对象可以为: Change notification:变化通知。 Console input:控制台输入。 Event:事件。 Job:作业。 Mutex:互斥信号量。 Process:进程。 Semaphore:计数信号量。

Thread:线程。 Waitable timer:定时器。 返回值: 如果成功返回,其返回值说明是何种事件导致函数返回。 访问描述 WAIT_ABANDONED 等待的对象是一个互斥(mutex)对象,该互斥对 象没有被拥有它的线程释放,它被设置为不能被唤 醒。 WAIT_OBJECT_0 指定对象被唤醒。 WAIT_TIMEOUT 超时。 2.创建信号量 CreateSemaphore用于创建一个信号量。 返回值: 信号量创建成功,将返回该信号量的句柄。如果给出的信号量名是系统已经存在的信号量,将返回这个已存在信号量的句柄。如果失败,系统返回NULL,可以调用函数GetLastError查询失败的原因。 3.打开信号量 OpenSemaphore用于打开一个信号量。 返回值: 信号量打开成功,将返回该信号量的句柄。如果失败,系统返回NULL,可以调用函数GetLastError查询失败的原因。 4.增加信号量的值 ReleaseSemaphore用于增加信号量的值。 返回值: 如果成功,将返回一个非0值。如果失败,系统返回0,可以调用函数GetLastError 查询失败的原因。 方法一: 程序代码: #include #include

操作系统课程设计利用多线程和信号量解决哲学家进餐问题java实现.

操作系统课程设计 课程设计报告 课题:利用信号量和多线程机制实现“哲学家进餐”问题 所在学院:信息工程学院 班级:计科1201 学号:121404114 姓名:魏祥 指导教师:徐向英 2015年1月1日

目录 一、课程设计目标 (3) 二、课题内容 (3) 三、设计思路 (3) 四、源代码 (5) 五、运行与测试 (9) 六、心得体会 (10)

一、课程设计目标 学习多线程编程,使用线程的同步机制实现“哲学家进餐”问题。具体要求:1.创建POSIX线程,实现多线程的并发执行,验证多线程共享进程资源的特性。 2.使用互斥量和条件变量,或使用信号量实现线程的同步互斥。 3. 验证“ 哲学家进餐”问题中的死锁情况,并加以解决。 二、课题内容 哲学家进餐问题由Dijkstra提出,问题描述有五个哲学家共用一张圆桌,分别坐在周围的五张椅子上,在圆桌上有五个碗和五支筷子,他们的生活方式是交替地进行思考和进餐。平时,一个哲学家进行思考,饥饿时便试图取用其左右最靠近他的筷子,只有在他拿到两只筷子时才能进餐。进餐完毕,放下筷子继续思考。 本次课题要求使用多线程和信号量解决哲学家进餐问题。并演示产生死锁的情况。 三、设计思路 经分析可知,放在桌子上的筷子是临界资源,在一段时间内只允许以为哲学家使用。为了实现对筷子的互斥,可以用一个信号量表示一只筷子,由着五个信号量构成信号量数组。 当哲学家饥饿时总是先去拿左筷子,成功后在拿右筷子。当五位哲学家同时拿起左筷子,这是每位哲学家都没有右筷子可以拿,就会造成死锁。 思路1:利用记录型信号量 设置值为4的记录型信号量,至多只允许四位哲学家同时去拿左筷子(leftStick.getSema().acquire()),只有拿到左筷子,才能继续拿右筷子(rightStick.getSema().acquire())。拿到两双筷子之后便可以用餐,用餐完毕,先放下左筷子(leftStick.getSema().release()),再放下右筷子(rightStick.getSema().release())。这样便可以避免思索问题。 思路2:利用AND型信号量 要求每个哲学家必须获取两个筷子的时候才能够进餐,只得到一只筷子不能进餐时,要求释放那一只筷子。可以使用AND型信号量将左筷子和右筷子信号量的获取组成一个原子操作。如此也可以避免死锁问题。

进程线程笔记

DAY 1 进程的基本概念: 1.进程与程序的区别: 程序:存储在磁盘上可执行指令的集合,是一个文件。 例如:a.out文件就是一个程序。 进程:程序一次执行的过程,伴随着资源的分配和释放。 区别: <1>进程是动态的,运行在内存中,并伴随着资源的分配与释放。 <2>程序是静态的,一般存在在磁盘上,没有执行的概念。 2.进程的标示 就绪态:进程所有需要的条件已经准备完成,等待CPU的调度。 运行态(R-->running):进程占用CPU,并在CPU上运行。 可中断等待态(S):进程正在休眠,等待某个资源来唤醒它。也可以被其他信号中断唤醒。 不可中断等待态(D):进程正在休眠,等待某个资源来唤醒它。不能 被其他信号中断唤醒。 停止态(T):进程暂停接受某种处理。例如:gdb调试断点信息处理。僵尸态(Z):进程以及结束但是还没有释放进程资源。例如:PID,PPID等未释放。

+ : 表示该进程在前台运行。例如:S+ ,R+等,没有+表示在后台运行。各个状态之间的转换如下图: 时间片:CPU分配给一个进程所运行的时候。实现消耗完成后,进程处于等待态。 3.进程相关命令详解 (1)常用:pstree -p. <2>ps(process status) 查看当前系统进程的工具

a.给当前进程截取一个快照,来查看我们的PID号 ps -ef | grep “进程名/进程ID” b.查看进程第一行的信息。 ps -ef | head -1 c.查看当前进程的状态 ps aux | grep “进程名/进程ID” <3>kill 给指定的PID进程发送信号 使用方法: kill -信号的宏名 PID 或者 kill -信号的编号 PID号 常用宏: 宏名编号功能 SIGKILL 9 杀死进程。 SIGCONT 18 让信号继续运行。 SIGSTOP 19 让信号停止。 SIGCHLD 17 子进程结束的时候,给父进程发送该 信号。 <4>bg(backgroud) 将一个挂起的进程在后台的运行。 使用方法:bg job号把挂起的进程放到后台运行。 <5>fg(foreground) 将后台的进程到前台运行。 ./a.out 默认是在前台运行我们的程序。我们可以在启动的时候让我们的程序在后台运行。 ./a.out & 让程序在后台运行。这里的&符合表示把我们的程序放到

进程线程的空间问题

进程与线程的空间问题 这两天有同学问到进程线程的地址空间的问题,提到在linux下每个进程单独占有4G的虚拟地址空间,而这个进程下的所有线程共享着它的地址空间。这只是一个概念上的理解,具体是怎么回事呢? 在说这个问题之前我们先说一下早期的内存管理机制。在早期的计算机中,程序都是直接运行在内存上的,也就是说程序中访问的内存地址都是实际的物理内存地址。当计算机同时运行多个程序时,必须保证这些程序用到的内存总量要小于计算机实际物理内存的大小。那当程序同时运行多个程序时,操作系统顺次向下分配物理内存地址例如一台计算机的内存大小是128M,现在同时运行程序A和B,A需占用内存30M,B需占用内存60M。计算机在给程序分配内存时先将内存中的前30M分配给程序A,接着再从内存中剩余的98M中划分出60M分配给程序B。这种分配方法可以保证程序A和程序B都能运行,但是这种简单的内存分配策略问题很多。首先进程地址空间不隔离。由于程序都是直接访问物理内存,恶意程序可以很容统修改别的进程的内存数据,以达到破坏的目的。即使是非恶意的,但是有bug的程序也可能不小心修改了其它程序的内存数据,就会导致其它程序的运行出现异常。其中一个任务失败了,可能也会影响其它的任务。其次是程序运行的地址不确定。当内存中的剩余空间可以满足程序C的要求后,操作系统会在剩余空间中随机分配一段连续的20M大小的空间给程序C使用,因为是随机分配的,所以程序运行的地址是不确定的。

内存使用效率低。在A和B都运行的情况下,如果用户又运行了程序C,而程序C需要20M大小的内存才能运行,而此时系统只剩下8M的空间可供使用,所以此时系统必须在已运行的程序中选择一个将该程序的数据暂时拷贝到硬盘上,释放出部分空间来供程序C使用,然后再将程序C的数据全部装入内存中运行。可以想象得到,在这个过程中,有大量的数据在装入装出,导致效率十分低下。 为了解决上述问题,人们设计了间接的地址访问方法访问物理内存。按照这种方法,程序中访问的内存地址不再是实际的物理内存地址,而是一个虚拟地址,然后由操作系统将这个虚拟地址映射到适当的物理内存地址上。这样,只要操作系统处理好虚拟地址到物理内存地址的映射,就可以保证不同的程序最终访问的内存地址位于不同的区域,彼此没有重叠,就可以达到内存地址空间隔离的效果。 当创建一个进程时,操作系统会为该进程分配一个4GB大小的虚拟进程地址空间。之所以是4GB,是因为在32位的操作系统中,一个指针长度是4字节(64位系统是8字节,由cpu的寻址位数决定),而4字节指针的寻址能力是从0x00000000~0xFFFFFFFF,最大值0xFFFFFFFF表示的即为4GB大小的容量。与虚拟地址空间相对的,还有一个物理地址空间,这个地址空间对应的是真实的物理内存。如果你的计算机上安装了1G大小的内存,那么这个物理地址空间表示的范围是0x00000000~0x3FFFFFFF。当操作系统做虚拟地址到物理地址映射时,只能映射到这一范围。当进程创建时,每个进程都会有一个自己的4GB虚拟地址空间。要注意的是这个4GB的地址空间是“虚

用多线程同步方法解决生产者-消费者问题(操作系统课设)

用多线程同步方法解决生产者-消费者问题(操作系统课设)

题目 用多线程同步方法解决生产者-消费 者问题(Producer-Consume r Problem) 学院 物理学与电子信息工程学院 专业电子信息工程班级08电信本一班姓名 指导教师 2010 年12 月日

目录 目录 0 课程设计任务书 (1) 正文 (3) 1.设计目的与要求 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2设计要求 (3) 2.设计思想及系统平台 (3) 2.1设计思想 (3) 2.2系统平台及使用语言 (3) 3.详细算法描述 (4) 4.源程序清单 (7) 5.运行结果与运行情况 (12) 6.调试过程 (16) 7.总结 (16)

课程设计任务书 题目: 用多线程同步方法解决生产者-消费者问题 (Producer-Consumer Problem) 初始条件: 1.操作系统:Linux 2.程序设计语言:C语言 3.有界缓冲区内设有20个存储单元,其初 值为0。放入/取出的数据项按增序设定为 1-20这20个整型数。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1.技术要求: 1)为每个生产者/消费者产生一个线程,设计正确的同步算法 2)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后,即时显示有界缓冲区的当前全部 内容、当前指针位置和生产者/消费者

线程的自定义标识符。 3)生产者和消费者各有两个以上。 4)多个生产者或多个消费者之间须共享对缓冲区进行操作的函数代码。 2.设计说明书内容要求: 1)设计题目与要求 2)总的设计思想及系统平台、语言、工具 等。 3)数据结构与模块说明(功能与流程图) 4)给出用户名、源程序名、目标程序名和源程序及其运行结果。(要注明存储各个 程序及其运行结果的主机IP地址和目 录。) 5)运行结果与运行情况 (提示: (1)有界缓冲区可用数组实现。 (2)编译命令可用:cc -lpthread -o 目标文件名源文件名 (3)多线程编程方法参见附件。) 3. 调试报告: 1)调试记录 2)自我评析和总结

进程线程的概念

提起程序这个概念,大家再也熟悉不过了,程序与进程概念是不可分的。程序是为了完成某项任务编排的语句序列,它告诉计算机如何执行,因此程序是需要运行的。程序运行过程中需要占有计算机的各种资源才能运行下去。如果任一时刻,系统中只有一道程序,即单道程序系统,程序则在整个运行过程中独占计算机全部资源,整个程序运行的过程就非常简单了,管理起来也非常容易。就象整个一套房子住了一个人,他想看电视就看电视,想去卫生间就去卫生间,没人和他抢占资源。但为了提高资源利用率和系统处理能力,现代计算机系统都是多道程序系统,即多道程序并发执行。程序的并发执行带来了一些新的问题,如资源的共享与竞争,它会改变程序的执行速度。就象多个人同时住一套房子,当你想去卫生间的时候,如果此时卫生间里有人,你就得等待,影响了你的生活节奏。如果程序执行速度不当,就会导致程序的执行结果失去封闭性和可再现性,这是我们不希望看到的。因此应该采取措施来制约、控制各并发程序段的执行速度。由于程序是静态的,我们看到的程序是存储在存储介质上的,它无法反映出程序执行过程中的动态特性,而且程序在执行过程中是不断申请资源,程序作为共享资源的基本单位是不合适的,所以需要引入一个概念,它能描述程序的执行过程而且可以作为共享资源的基本单位,这个概念就是进程。 进程的生命周期 进程和人一样是有生命的,从诞生到死亡要经历若干个阶段。一般说来进程有三种状态:就绪、执行、等待。由多种原因可以导致创建一个进程,例如一个程序从外存调入内存开始执行,操作系统就要为其创建进程,当然还可以有其它原因,如一个应用进程为完成一个特殊的任务,可以自己创建一个子进程。进程被创建后就是在内存中,处于就绪状态,所谓就绪状态就是具备除了CPU之外的所有资源,万事具备,只欠东风,一旦占有 了CPU,就变成了执行状态,执行中如果需要等待外围设备输入数据,则进程就沦落为 等待状态,操作系统又会从就绪状态队列中调度一个进程占有CPU。等到数据到来后, 等待状态的进程又被唤醒成为就绪状态。这些状态的转换是通过进程控制原语实现的。程序的运行是通过进程体现的,操作系统对进程进行管理和控制,那么操作系统怎么了解到进程的状态呢,怎么把资源分配给进程呢,而且进程做状态转换时CPU现场保存在那呢?这要说到PCB(进程控制快)。PCB是进程的唯一标志,在其中记录了进程的全部信息,它是一种记录型的数据结构,相当于进程的档案。操作系统就通过PCB感知进程的存在,通过PCB了解进程和控制进程的运行。PCB也是放在内存中的,如果PCB太大,有些系 统把PCB中一些不重要的信息放在外存中。 进程执行速度的制约 并发进程由于共享系统内部资源,因此导致进程执行速度上的制约,这种制约分为:间接制约与直接制约。间接制约引起进程之间的互斥执行,直接制约引起进程间的同步执行。例如一个家里如果只有一个卫生间,卫生间这个公有资源使得每个人只能互斥使用它,这就是间接制约。而直接制约是指并发进程各自执行的结果互为对方的执行条件,例如司机与售票员的关系,当司机到站停车后,售票员才能开门,而只有售票员关门后,司机才

进程与线程的区别[试题]

进程与线程的区别[试题] 进程与线程的区别: 通俗的解释 一个系统运行着很多进程,可以比喻为一条马路上有很多马车 不同的进程可以理解为不同的马车而同一辆马车可以有很多匹马来拉----这些马就是线程 假设道路的宽度恰好可以通过一辆马车道路可以认为是临界资源 那么马车成为分配资源的最小单位(进程) 而同一个马车被很多匹马驱动(线程)----即最小的运行单位 每辆马车马匹数>=1 所以马匹数=1的时候进程和线程没有严格界限,只存在一个概念上的区分度马匹数>1的时候才可以严格区分进程和线程 专业的解释: 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程. 线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。另外,进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。 从逻辑角度来看,多线程的意义在于一个应用程序中,有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用,来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源. 一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行 进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间,一个进程崩溃后,在保护模式下不会对其它进程产生影响,而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量,但线程之间没有单独的地址空间,一个线程死掉就等于整个进程死掉,所以多进程的程序要比多线程的程序健壮,但在进程切换时,耗费资源较大,效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程,不能用进程。如果有兴趣深入的话,我建议你们看看《现代操作系统》或者《操作系统的设计与实现》。对就个问题说得比较清楚。 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 进程概念 进程是表示资源分配的基本单位,又是调度运行的基本单位。例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I,O设备等。然后,把该进程放人进程的就绪队列。进程调度程序选中它,为它分配CPU以及其它有关资源,该进程才真正运行。所以,进程是系统中的并发执行的单位。

操作系统 实验四 线程同步

集美大学计算机工程学院实验报告 课程名称:操作系统指导教师:王丰实验成绩: 实验编号:实验四实验名称:线程同步 班级:计算12姓名:学号: 上机实践日期:2015.5上机实践时间:2学时 一、实验目的 1、掌握在Linux环境下的线程创建: clone(); 2、线程同步:信号灯sem_t实现线程同步与互斥; 3、实现经典同步问题读者-写者问题。 二、实验环境 Ubuntu-VMware、Linux 三、实验内容 1、用信号灯 + PV操作实现读者—写者问题; 2、用clone()函数4个读者线程和4个写者线程; 3、每次读者在共享数据区(缓冲区)读操作,或者写者在共享数据区写操作时,要 显示当前正在操作的线程; 4、按读者优先或者写者优先编写程序,但要明确是那个优先。 函数和变量 1)信号灯: 头部文件:semaphore.h (线程:pthread.h) 2)信号灯初始化: sem_t r_w_w, mutex;//定义信号灯 初始化: sem_init(&r_w_w, 0, 1); sem_init(&mutex,0, 1); 3)信号灯操作: 对信号等进行P操作: sem_wait(&r_w_w); sem_wait(&mutex);

对信号灯进行V操作: sem_post(&r_w_w); Sem_post(&mutex); 四、实现过程 #include #include #include #include #include //定义信号灯变量 sem_t r_w_w; sem_t mutex; int readCount=0; char info[20];//共享数据区 int Reader(int r_n) { char rc[20]; while(1){ sem_wait(&mutex); readCount++; if(readCount==1) { sem_wait(&r_w_w); printf(“First reader inter CR!\n”); } sem_post(&mutex); printf(“ %dth reader is reading:”,r_n); strcpy(rc,info); printf(“%s\n”,rc); sem_wait(&mutex); readCount--; if(readCount==0) sem_post(&r_w_w); printf(“%dth reader exit.\n”,r_n);

第02章 进程与线程习题解答

第2章进程与线程 习题2 参考解答 1. 简要回答下列问题。 1) 进程和线程有什么区别? 2) 线程是如何创建的?怎样设置线程的优先级? 3) 前台线程和后台线程有什么区别?如何将一个线程设置为后台线程? 【解答】 1) 一个完整的进程拥有自己独立的内存空间和数据,但是同一个进程内的线程是共享内存空间和数据的。一个进程对应着一段程序,它是由一些在同一个程序里面独立的同时运行的线程组成的。线程有时也被称为并行运行在程序里的轻量级进程,这是因为它的运行依赖于进程提供的上下文环境,并且使用的是进程的资源。 在一个进程里,线程的调度有抢占式或者非抢占的模式。在抢占模式下,操作系统负责分配CPU时间给各个线程,一旦当前的线程使用完分配给自己的CPU时间,操作系统将决定下一个占用CPU时间的是哪一个线程。因此操作系统将定期的中断当前正在执行的线程,将CPU 分配给在等待队列的下一个线程。所以任何一个线程都不能独占CPU。每个线程占用CPU的时间取决于进程和操作系统。进程分配给每个线程的时间很短,以至于我们感觉所有的线程是同时执行的。 2) C#中创建线程的工作是通过使用System.Threading名称空间下的Thread类的构造方法来完成的,如创建一个线程实例输出字符“a”1000次。 Thread thread = new Thread(new ThreadStart(func1)); thread.Priority =ThreadPriority.Normal; thread.Start(); static void func1() { for(int i =0;i<1000;i++) { Console.WriteLine("a"); } } C#中System.Threading名称空间下的ThreadPriority枚举类定义了线程可能具有的所有优先级的值,优先级由高到低排序为:Highest,AboveNormal,Normal,BelowNormal,Lowest。可以通过访问线程的Priority属性来获取和设置其优先级。每个线程都具有分配给它的线程优先级。在公共语言运行库中创建的线程最初分配的优先级为ThreadPriority.Normal。在运行库以外创建的线程保留它们在进入托管环境之前具有的优先级。可以使用Thread.Priority属性获取或设置任何线程的优先级。 3) 前台线程和后台线程的区别是后台线程不会影响进程终止。属于某个进程的所有前台线程都终止后,公共语言运行库就会结束该进程,而且所有属于该进程的后台线程也都会立即停止,而不管后台工作是否完成。 1

操作系统实验线程的同步

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实验六线程的同步 1、实验目的 (1)进一步掌握Windows系统环境下线程的创建与撤销。 (2)熟悉Windows系统提供的线程同步API。 (3)使用Windows系统提供的线程同步API解决实际问题。 2、实验准备知识:相关API函数介绍 ①等待对象 等待对象

·Waitable timer:定时器。 原型: DWORD WaitForSingleObject( HANDLE hHandle, // 对象句柄 DWORD dwMilliseconds // 等待时间 ); 参数说明: (1)hHandle:等待对象的对象句柄。该对象句柄必须为SYNCHRONIZE访问。 dwMilliseconds:等待时间,单位为ms。若该值为 0,函数在测试对象的状态后立即返回,若为 INFINITE,函数一直等待下去,直到接收到一个信 号将其唤醒,如表2-1所示。p1EanqFDPw 返回值: 如果成功返回,其返回值说明是何种事件导致函数返回。 表2-1 函数描述 用法举例: Static HANDLE hHandlel = NULL。

linux进程线程管理实验报告

西安郵電學院 操作系统LINUX实验报告 题目1:进程______ 题目2:线程管理__ 题目3:互斥_____ 院系名称:电子工程学院 专业名称:电子信息工程 班级:0806 学号:04085048 学生姓名:杨旭东

实验一: 进程管理 一.实验目的 通过观察、分析实验现象,深入理解进程及进程在调度执行和内存空间等方面的特点, 掌握在POSIX 规范中fork和kill系统调用的功能和使用。 二.实验要求 2.1 实验环境要求 1. 硬件 (1) 主机:Pentium III 以上; (2) 内存:128MB 以上; (3) 显示器:VGA 或更高; (4) 硬盘空间:至少100MB 以上剩余空间。 2. 软件 Linux 操作系统,内核2.4.26 以上,预装有X-Window 、vi、gcc、gdb 和任意web 浏览器。 2.2 实验前的准备工作 学习man 命令的用法,通过它查看fork 和kill 系统调用的在线帮助,并阅读参 考资料,学会fork 与kill 的用法。 复习C 语言的相关内容。 三、实验内容 3.1 补充POSIX 下进程控制的残缺版实验程序 3.2回答下列问题: 1. 你最初认为运行结果会怎么样? 2. 实际的结果什么样?有什么特点?试对产生该现象的原因进行分析。 3. proc_number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗?为什么? 4. kill 命令在程序中使用了几次?每次的作用是什么?执行后的现象是什么? 5. 使用kill 命令可以在进程的外部杀死进程。进程怎样能主动退出?这两种退出方式哪种更好一些? 四、实验结果 4.2回答上述实验内容中的问题 1.预期结果:

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