操作系统复习之线程、对称多处理和微内核
Chapter 4線程、對稱多處理和微內核
一、???????????? 線程間的狀態切換比進程間的狀態切換開銷更低的原因？（從資源分配角度來分析）
從下面這幅圖可以看出
左邊為單線程進程模型，右邊為多線程進程模型。從上圖可以看出，多線程雖然有自己的線程控制塊、用戶棧和內核棧，但是他們是共享同一個進程中用戶地址空間的，線程切換不需要重新分配資源；相反，進程間由于不共享用戶地址空間，進程切換時需要重新分配資源，操作系統使其環境產生實質性的變化。（核心問題是資源分配問題）
二、???????????? 在進程概念中體現出來的兩個獨立且無關的特點是什么？
資源所有權和調度/執行。
資源所有權：一個進程包括一個進程影像的虛擬地址空間，一個進程總是擁有對資源的控制或所有權。
調度/執行：一個進程沿著一個通過一個或多個程序的一條執行路徑（軌跡）。
三、???????????? 單用戶多處理系統中使用線程的4個例子
1、? 執行速度
2、? 異步調用（程序）
3、? 前臺和后臺工作（如word）
4、? 模塊化程序結構
在支持線程的OS中，調度和分派是在線程的基礎上完成的，但是有些活動影響著進程中的所有線程，因此OS必須在進程一級對它們進行管理。
四、???????????? 用戶級線程相對于內核級線程的3個優點
對比上面純用戶級線程和純內核級線程，可知：
優點一；純用戶級線程中，內核以進程為單位進行調度，所有線程共享一個進程的用戶地址空間，因此線程切換不需內核特權（右圖純內核級線程中可以看出，當進行線程切換時，需進入到內核態進行切換），節省了兩次狀態轉換（用戶態——>內核態，內核態——>用戶態）。
優點二：從上圖可知，用戶級線程處在用戶態執行，與具體OS無關。調度可以是應用程序相關的。
優點三：用戶態線程可以在任何操作系統中運行（可移植性好），不需要內核的的特別支持。線程庫（Thread libray）是一組供所有應用程序共享的應用程序級別的函數。
五、???????????? 用戶級線程相對于內核級線程的兩個缺點。（也就是內核級線程的優點）
比較上兩圖可以看出：
缺點一：純用戶級線程中，內核以進程為單位進行調度，因此當其中一個用戶線程阻塞時，很有可能阻塞整個進程，而在內核級線程中，當一個線程發生阻塞時，內核可以調度到另一個線程進行執行。
缺點二、在純用戶進程中，內核以進程為單位進行調度給處理器，一個多線程的應用程序不能利用多處理技術，講多個線程分配給不同的處理器進行執行。而右圖中內核級線程是可以的，Windows采用的就是這種技術。
六、???????????? Jacketing的定義
針對用戶級線程的缺點而產生的技術。目標：把產生阻塞的系統調用轉化成一個非阻塞的系統調用。
七、???????????? 給出在典型的單體結構操作系統中可以找到，且可能是微內核操作系統外部子系統的服務和功能。
文件系統，設備驅動程序、虛存管理程序、窗口系統和安全服務。他們可以和內核交互，也可以相互交互。
八、???????????? 微內核設計相對于整體式結構設計的7個優點。
UNIX分層內核體系結構??????????? 微內核體系結構圖（客戶/服務器模式）
微內核外部的操作系統部件被當做服務器進程來實現，它們可以借助與微內核傳遞消息來實現相互之間的交互。MACH采用微內核模式。
1、? 一致接口，進程無需區分是內核級服務還是用戶級服務
2、? 可擴展性，允許增加新的服務以及在同一個功能區域中提供多個服務
3、? 靈活性，不僅 可以增加功能還可以刪減功能，以產生一個更小、更有效的實現
4、? 可移植性，
5、? 可靠性，小的微內核可以被嚴格的測試。
6、? 分布式系統支持
7、? 對面向對象操作系統的支持
九、???????????? 微內核操作系統可能存在的性能缺點（從客戶服務器的架構來分析）
從微內核體系結構圖可以看出。因為微內核中只有最基本功能，微內核外部操作系統部件被當做服務器進程實現，進程間通信需通過微內核構造和發送消息、接受應答并解碼所花費的時間比進行一次系統調用的時間要多。
十、???????????? 列出即使在最小的微內核操作系統中也可以找到的3個功能。
IPC——進程間通信，低級存儲管理、和I/O和中斷管理。
十一、????? 微內核操作系統中，進程或線程間通信的基本形式是什么？
消息。通過微內核構造和發送信息，接受應答并解碼。
轉載于:https://www.cnblogs.com/lixiangfa/archive/2011/09/08/2171880.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的操作系统复习之线程、对称多处理和微内核的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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