计算机操作系统自测题第4章调度与死锁

计算机操作系统自测题第4章调度与死锁REPORTING目录调度概述进程调度死锁概述调度与死锁的关系调度与死锁的解决方法自测题解析与讨论PART01调度概述REPORTINGWENKUDESIGN调度是一种资源分配技术，它决定在何时、以何种方式分配处理器时间或其他资源给进程或线程。调度的主要目的是提高系统资源的利用率，确保所有进程公平地获得处理器时间，同时优化系统性能，如响应时间、吞吐量等。调度的定义与目的目的定义调度器的功能与组成功能调度器是操作系统中负责调度的核心组件，其主要功能包括选择进程、分配处理器时间、管理进程状态等。组成调度器通常由多个部分组成，如进程选择算法、进程队列管理、时钟中断处理等。高级调度（作业调度）决定哪些进程可以进入内存，为其分配必要的资源，并创建相应的进程。中级调度（内存调度）将暂时不能运行的进程从内存调至外存等待，当条件成熟时再重新调入内存。低级调度（进程调度/线程调度）根据某种策略和方法从就绪队列中选择一个进程/线程，将处理器分配给它。调度的层次结构030201PART02进程调度REPORTINGWENKUDESIGNVS进程调度的主要任务是按照某种策略和方法从就绪队列中选取一个进程，将处理机分配给它。进程调度的时机进程调度的时机包括进程创建时、进程结束时、进程阻塞时和进程唤醒时。在这些情况下，操作系统需要重新进行进程调度，以合理分配处理机资源。进程调度的任务进程调度的任务与时机ABCD进程调度的算法先来先服务（FCFS）算法按照进程到达的先后顺序进行调度，先到达的进程先得到服务。优先级调度算法根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先得到服务。短作业优先（SJF）算法根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到服务。时间片轮转（RR）算法将处理机时间划分为固定大小的时间片，按时间片轮流为各进程服务。周转时间从进程提交到进程完成所经历的时间，包括等待时间和执行时间。等待时间进程在就绪队列中等待处理机的时间之和。响应时间从用户提交请求到系统首次产生响应所用的时间。吞吐量单位时间内系统完成作业的数量，它反映了系统的整体性能。进程调度的性能评价PART03死锁概述REPORTINGWENKUDESIGN死锁的定义与产生原因死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法向前推进。竞争资源当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。进程间推进顺序非法进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产生进程死锁。定义互斥条件一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。请求与保持条件不剥夺条件循环等待条件01020403若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。一个资源每次只能被一个进程使用。进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。死锁的必要条件死锁的预防与避免预防死锁：通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或几个条件，来防止死锁的发生。破坏“互斥”条件:就是在系统里取消互斥。若资源不被一个进程独占使用，那么死锁是肯定不会发生的。但一般来说在所列的四个条件中，“互斥”条件是无法破坏的。破坏“占有并等待”条件:破坏此条件，即进程在运行前一次性地向系统申请它所需要的全部资源。如果某个进程所需的全部资源得不到满足，则不分配任何资源，此进程暂不运行。只有当系统能够满足当前进程的全部资源需求时，才一次性将其所需资源全部分配给该线程。由于运行的进程已占有了它所需的全部资源，所以不会发生占有并等待现象，因此可以避免死锁。该方法可理解为预分配资源法。缺点也显而易见，会严重浪费系统资源，降低系统资源的利用率。破坏“不可抢占”条件破坏此条件就是允许进程强行从占有者那里夺取某些资源。也就是说，当一个进程已占有了某些资源，它又申请新的资源，但不能立即被满足时，它必须释放所占有的全部资源，以后再重新申请。它所释放的资源可以分配给其它进程。这就相当于该进程占有的资源被隐蔽地强占了。这种预防死锁的方法实现起来困难，会降低系统性能。破坏“循环等待”条件破坏此条件就是采用顺序资源分配法。采用这种策略的一个方法是事先将系统中的所有资源统一编号（例如打印机为1、磁带机为2、磁盘为3、等等），规定每个进程必须按编号递增的顺序请求资源，同类资源（即编号相同的资源）一次申请完。一个进程只有已占有了小编号的资源时、才有资格申请更大编号的资源。按此规则，已持有大编号资源的进程不可能逆向地回来申请小编号的资源，从而就不会产生循环等待的现象。死锁的预防与避免PART04调度与死锁的关系REPORTINGWENKUDESIGN03进程优先级调度程序根据进程的优先级进行资源分配和进程调度，优先级设置不当也可能导致死锁。01调度算法的选择不同的调度算法可能导致不同的资源分配顺序和速度，从而影响死锁的发生概率。02资源分配策略调度程序在分配资源时，如果采用不合理的策略（如一次性分配所有所需资源），可能增加死锁的风险。调度对死锁的影响资源占用死锁发生时，相关进程长时间占用系统资源，导致其他进程无法获得所需资源而阻塞，影响系统整体性能。调度效率死锁可能导致调度程序反复进行无效的进程切换和资源分配尝试，降低调度效率。系统稳定性长时间的死锁可能导致系统资源耗尽或进程崩溃，进而影响系统稳定性。死锁对调度的影响死锁检测与调度调整当检测到死锁时，可以通过调整调度策略（如撤销部分进程、改变资源分配顺序等）来解除死锁。调度优化与死锁避免通过优化调度算法和资源分配策略，可以在一定程度上避免死锁的发生，提高系统性能。调度策略与死锁预防通过合理的调度策略（如避免循环等待、按序分配资源等），可以降低死锁发生的概率。调度与死锁的相互作用PART05调度与死锁的解决方法REPORTINGWENKUDESIGN调度的解决方法先来先服务（FCFS）调度算法按照进程到达的先后顺序进行服务，先到先得。短进程优先（SJF）调度算法根据进程服务时间的长短进行排序，服务时间短的优先得到服务。优先级调度算法为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先得到服务。时间片轮转（RR）调度算法将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片，执行完则切换到下一个进程。通过设置某些限制条件，破坏产生死锁的四个必要条件之一，从而防止死锁的发生。预防死锁在资源的动态分配过程中，用某种方法防止系统进入不安全状态，从而避免死锁的发生。避免死锁允许系统在运行过程中发生死锁，但可通过检测机构及时检测出死锁的发生，然后采取适当措施解除死锁。检测死锁当检测出死锁后，采取适当措施将进程从死锁状态中解脱出来。解除死锁死锁的解决方法银行家算法该算法用于避免死锁并合理地进行资源分配。它首先判断请求资源的进程是否处于安全状态，若是，则分配资源；否则，进程等待直到安全状态再分配资源。优先级继承协议该协议用于解决由于优先级反转引起的死锁问题。当一个低优先级的进程持有一个高优先级进程所需要的资源时，低优先级进程会继承高优先级进程的优先级，从而避免死锁的发生。饥饿问题解决方案针对长时间得不到服务的进程（即饥饿进程），可以采用老化技术，即逐渐降低等待时间较长的进程的优先级，使它们有机会得到服务。调度与死锁的综合解决方法PART06自测题解析与讨论REPORTINGWENKUDESIGN什么是进程调度？为什么需要进程调度？题目1进程调度是操作系统中负责管理和分配CPU资源给就绪进程的核心功能。通过进程调度，操作系统可以确保多个进程公平、有效地共享CPU，从而提高系统的整体性能和吞吐量。答案自测题解析FCFS(先来先服务)按照进程到达的顺序进行调度，先到先得。SJF(短作业优先)根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到CPU。自测题解析自测题解析每个进程被赋予一个优先级，优先级高的进程优先得到CPU。优先级调度类似于SJF，但考虑的是剩余服务时间，即当新进程到达时，选择剩余服务时间最短的进程。SRTF(最短剩余时间优先)将CPU时间划分为固定长度的时间片，每个进程分配一个时间片。当时间片用完时，进程被放到就绪队列的末尾，等待下一个时间片。RR(时间片轮转)什么是死锁？列举死锁的四个必要条件。死锁是指两个或更多进程因竞争系统资源而陷入的一种状态，每个进程都在等待其他进程释放它们所需要的资源，从而导致所有进程都无法继续执行。死锁的四个必要条件是：互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件和环路等待条件。题目3答案自测题解析讨论点1在实际系统中，哪种调度算法更为常用？为什么？讨论在实际系统中，RR（时间片轮转）和优先级调度算法较为常用。RR算法可以确保所有进程都能得到公平的CPU时间，而优先级调度则可以根据进程的紧