处理机调度与死锁：操作系统第三章解析

"操作系统第三章-处理机调度与死锁" 在操作系统中，处理机调度扮演着至关重要的角色，尤其是在多任务环境下，如何有效地管理和分配CPU时间以满足不同进程的需求是系统设计的关键。本章主要围绕处理机调度和死锁两个核心主题展开。 处理机调度分为多个层次，包括高级调度（作业调度或长程调度）和低级调度（进程调度或短程调度）。高级调度主要负责在外存的作业后备队列中选择合适的作业调入内存，并为其分配资源，创建进程后放入就绪队列。而在分时系统中，由于用户交互频繁，作业调度的重要性相对降低，因为大多数任务可以直接通过键盘输入进入内存。 低级调度，即进程调度，是操作系统中最基本的调度活动。它决定了就绪队列中的哪个进程应当获得CPU执行权。调度算法的目标通常是为了优化系统的整体性能，如提高处理机利用率、提升吞吐量和缩短响应时间。调度准则可能包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转等。 处理机有核心态和用户态两种状态，这两种状态之间的转换是通过系统调用和中断/异常事件实现的。核心态允许执行特权指令，访问所有系统资源，而用户态则限制了这些权限，以保护系统不受恶意程序的侵害。 死锁是操作系统中的一种严重问题，发生在多个进程互相等待对方释放资源而形成无限等待的情况。死锁的四个必要条件包括互斥、请求与保持、不剥夺和循环等待。例如，描述中提到的P1、P2和P3等进程分别申请资源的顺序可能导致环路等待条件，从而引发死锁。 预防死锁的方法通常包括避免上述四个条件的出现，例如，通过一次性请求所有所需资源、设置资源预分配策略或者采用资源有序分配策略来消除循环等待。此外，检测和解除死锁也是解决死锁问题的手段，通过定期检查系统状态并采取相应措施，如回滚、剥夺资源或终止进程，可以解除已发生的死锁。 操作系统第三章深入探讨了处理机调度的机制和策略，以及死锁的产生原因、预防和解决方法，为理解和优化多任务环境下的系统性能提供了理论基础。