北航操作系统课程-20200330课堂小测-线程与调度

2020-03-30-课堂小测-线程与调度

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北京航空航天大学计算机学院-2020春操作系统课程
以下题目作者为北航计算机学院操作系统课程组，客观题答案由课程组给出，解析及主观题答案均为博主原创，水平有限，如有错误敬请批评指正。

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1 以下说法正确的是：（单选）

A. 用户级线程在切换时也需要陷入内核

B. 内核级线程切换比用户级线程切换效率高

C. 不同内核级线程可以被调度到不同处理机上执行

D. 内核级线程发生阻塞时，与其在同一进程中的其他内核级线程也将被阻塞

答：C

用户级线程是由库函数实现的，在切换时不需要陷入内核，消耗较小，A错误。内核级线程涉及到了真正的多处理机分配，在切换时相对用户级线程的消耗较大，B错误。不同内核级线程是可以被调度到不同处理机上的，是一种真正的程序并行机制，C正确。内核级线程发生阻塞时，同一进程的其他内核级线程不会被阻塞，这是内核级线程的优势，D错误。

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2 以下说法正确的是：（单选）

A. PThreads API是一个Unix下的线程实现

B. PThread_yield的作用是终止当前线程执行并退出

C. PThreads API可为编程人员提供多线程编程的可移植性

D. PThreads API仅支持创建用户级线程

答：C

PThread API在类Unix系统很常见，但它不是仅在Unix下的线程实现，而是已经成为了一种通用标准（IEEE 1003.1c），A错误。Pthread_yield的作用是释放CPU给其他线程，但并不一定是终止当前线程并退出，有可能是等待IO等操作，B错误。PThread API提供了多线程良好的可移植性，只需要操作系统支持其库函数即可，C正确。PThread API支持创建用户级线程和内核级线程，D错误。

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3 以下说法正确的是：（单选）

A. 引用全局变量的函数一定不是线程安全的

B. 引用static变量的函数可以是线程安全的

C. 线程安全的函数一定是可重入的

D. 可重入的函数一定是线程安全的

答：B

多个线程访问同一个对象时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，也不需要进行额外的同步，或者在调用方进行任何其他操作，调用这个对象的行为都可以获得正确的结果，那么这个对象就是线程安全的。线程安全的概念并不与是否调用全局变量和静态变量绑定，A错误，B正确。线程安全和可重入的概念也不是相互绑定的，线程安全不一定可重入，而可重入也不一定线程安全，C、D错误。

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4 以下说法正确的是：（单选）

A. 在Solaris中，一个轻量级进程可以和0个或1个内核线程绑定

B. 在Linux下clone系统调用主要用来创建线程

C. 在Linux下fork系统调用也可以接收克隆标志，从而用于创建线程

D. 在Linux下当CLONE_FS克隆标志被指定时，clone出来的进程与父进程共享打开的文件

答：B

Solaris中的轻量级进程是将多个用户级线程统一管理，绑定给内核级线程的进行调度的，一个轻量级进程必须绑定至少一个内核级线程，否则无法调度，A错误。Linux下clone系统调用可以接收克隆标志创建线程，B正确。fork系统调用不指定克隆标志，C错误。CLONE_FS被指定时，父子进程共享的是文件系统，CLONE_FILES指定父子进程共享打开的文件，D错误。

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5 ________ 的职责包括决定哪些作业何时被换出主存：（单选）

A. 高级调度

B. 中级调度

C. 低级调度

答：B

高级调度：又称为“宏观调度”、“作业调度”。从用户工作流程的角度，一次提交的若干个作业，对多个作业进行调度。时间上通常是分钟、小时或天。内外存交换又称为“中级调度”，指令和数据必须在内存里才能被CPU直接访问，中级调度从存储器资源的角度，将进程的部分或全部换出到外存上，将当前所需部分换入到内存。低级调度：又称为“微观调度”、“进程或线程调度”。从CPU资源的角度，执行的单位，时间上通常是毫秒。因为执行频繁，要求在实现时达到高效率。

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6 以下哪些操作是操作系统进行进程调度的时机：（多选）

A. 进程被创建时

B. 进程结束时

C. 进程被阻塞时

D. 进程主动让出CPU时

E. 时钟中断发生时

F. 进程执行了除以0的指令时

G. 进程进行系统调用时

答：A、B、C、D、E、F、G

新进程创建时，应当决定执行新进程还是继续执行父进程，A正确。进程结束时、被阻塞时、主动放弃CPU时、分时系统时钟中断发生时间片已到时，当前进程释放处理机，应决定哪一进程接替它执行，B、C、D、E正确。进程执行除0会陷入异常，进程执行系统调用会陷入内核，只要操作系统取得了对CPU的控制，就有需要进行调度，F、G正确。

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7 以下说法正确的是：（单选）

A. 系统吞吐量是系统中作业平均周转时间的倒数

B. 单处理机系统的吞吐量是系统中作业平均周转时间的倒数

C. 单处理机系统，在不可抢夺调度机制下，其吞吐量是系统中作业平均周转时间的倒数

D. 单处理机系统，在不可抢夺调度机制下，如果处理机被100%利用，其吞吐量是系统中作业平均周转时间的倒数

E. 以上说法均不正确

答：E

周转时间是作业从提交到完成所经历的所有时间总和，吞吐量是系统在单位时间完成的作业数。在上述选项中，从前至后依次增添条件，条件最严苛的D项，单处理机不抢占，处理机100%利用，其吞吐量也不一定等于平均周转时间的倒数，这是因为不同作业没有处理机的并行，但有可能有IO或其他外设操作的并行，倒数关系不能成立，其他选项情况下更是无法成立，选择E。

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8 以下哪些情况会导致进程停止占用CPU：（多选）

A. 进程退出

B. 进程等待IO

C. 进程被调度程序抢占

D. 分配给进程的时间片已到

答：A、B、C、D

进程退出、进程等待IO、进程被调度程序抢占和分配给进程的时间片已到，都会导致进程停止占用CPU。

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9 以下说法不正确的是：（单选）

A. FCFS调度算法对于长作业有利

B. SJF调度算法会引起长作业被“饿死”的现象

C. SRTF调度算法中正在执行的作业会因为新作业到达而被中断执行

D. HRRF调度算法中，一个作业要求运行的时间越长，其响应比越大

答：D

FCFS先来先服务是有利于长作业执行的，这是因为它是非抢占的，长作业一旦占据CPU就会执行到结束，不利于短作业，A正确。SJF短作业优先是会让短作业先执行，长作业会由于源源不断到来的短作业而长时间得不到执行，发生“饿死”现象，B正确。SRTF最短剩余时间是一种抢占式算法，当前作业有可能被新作业到达中断执行，C正确。HRRF最高相应比优先，是将最短剩余时间做了优化，长作业如果等待时间过长，也会提高优先级，而并不是其运行时间越长相应比越大，D错误。

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10 以下四个作业被提交到系统中，采用SJF调度算法，其平均带权周转时间为 ________ 小时：（填空）

作业号	提交时刻	运行时间/h
1	10 : 00	1
2	10 : 10	1
3	10 : 25	0.5
4	11 : 00	0.25

答：1.8125

SJF算法在上述四个作业的运行情况如下：

作业1在10 : 00到来，队列中只有一个作业，开始执行，在11 : 00执行结束，作业1等待时间0，执行时间1小时，周转时间1小时，带权周转时间1。

作业2、3、4均在作业1执行期间到来，依照短作业优先原则，作业4在11 : 00开始执行，11 : 15执行结束，作业4等待时间0，执行时间0.25小时，周转时间0.25小时，带权周转时间1。

11 : 15，作业4执行结束后队列中还有作业2和作业3，依照短作业优先原则，作业3开始执行，11 : 45执行结束。作业3等待时间50分钟（5/6小时），执行时间0.5小时，周转时间80分钟（4/3小时），带权周转时间8/3。

11 : 45，队列中只剩作业2，执行1小时后12 : 45结束。作业2等待时间95分钟（19/12小时），执行时间1小时，周转时间155分钟（31/12小时），带权周转时间31/12小时。

系统平均带权周转时间：(1 + 1 + 8/3 + 31/12) / 4 = 1.8125.