操作系统--精髓与设计原理（第八版）第四章复习题答案
4.1 表3.5列出了在一个没有线程的操作系统中进程控制块的基本元素。对于多线程系统，这些元素中哪些可能属于线程控制块，哪些可能属于进程控制块？
这对于不同的系统来说通常是不同的，但一般来说，进程是资源的所有者，而每个线程都有它自己的执行状态。关于表3.5中的每一项的一些结论如下：
- 进程控制信息：调度和状态信息主要处于线程级；数据结构在两级都可出现；进程间通信和线程间通信都可以得到支持；特权在两级都可以存在；存储管理通常在进程级；资源信息通常也在进程级；
- 进程标识：进程必须被标识，而进程中的每一个线程也必须有自己的ID。
- 处理器状态信息：这些信息通常只与进程有关。
4.2 请列出线程间的模式切换比进程间的模式切换开销更低的原因。
包含的状态信息更少。
4.3 在进程概念中体现出的两个独立且无关的特点是什么？
- 资源所有权: 进程包括存放进程映像的虚拟地址空间;回顾第3章的内容可知，进程映像是程序、数据、栈和进程控制块中定义的属性集。进程总具有对资源的控制权或所有权，这些资源包括内存、I/O通道、I/O设备和文件等。操作系统提供预防进程间发生不必要资源冲突的保护功能。
- 调度/执行:进程执行时采用一个或多程序(见图1.5)的执行路径(轨迹)，不同进程的执行过程会交替进行。因此，进程具有执行态(运行、就绪等)和分配给其的优先级，是可被操作系统调度和分派的实体。
4.4 给出在单用户多处理系统中使用线程的四个例子。
- 前台和后台操作
- 异步处理
- 加速执行
- 模块化程序结构。
4.5 哪些资源通常被一个进程中的所有线程共享？
进程中的所有线程共享该进程的状态和资源，例如地址空间，文件资源，执行特权等。
4.6 列出用户级线程由于内核级线程的三个优点。
- 由于所有线程管理数据结构都在一个进程的用户地址空间中，线程切换不需要内核级模式的特权，因此，进程不需要为了线程管理而切换到内核模式，这节省了在两种模式间进行切换（从用户模式到内核模式；从内核模式返回用户模式）的开销。
- 调用可以是应用程序专用的。一个应用程序可能倾向于就按单的轮询调度算法，而另一个应用程序可能倾向于基于优先级的调度算法。调度算法可以去适应应用程序，而不会扰乱底层的操作系统调度器。
- 用户级线程可以在任何操作系统中运行，不需要对底层内核进行修改以支持用户级线程。线程库是一组供所有应用程序共享的应用级软件包。
4.7 列出用户级线程相对于内核级线程的两个缺点。
- 在典型的操作系统中，许多系统调用都会引起阻塞。因此，当用户级线程执行一个系统调用时，不仅这个线程会被阻塞，进程中的所有线程都会被阻塞。
- 在纯粹的用户级进程策略中，一个多线程应用程序不能利用多处理器技术。内核一次只把一个进程分配给一个处理器，因此一次进程中只能有一个线程可以执行。
4.8 定义”套管“jacketing.
Jacketing通过调用一个应用级的I/O例程来检查I/O设备的状态，从而将一个产生阻塞的系统调用转化为一个不产生阻塞的系统调用。