操作系统第3章：处理机调度与死锁分析

"操作系统第3章练习题.doc" 操作系统中的处理机调度与死锁是系统运行中的关键问题，这两个概念在确保系统稳定性和效率方面起着重要作用。 处理机调度主要是为了合理分配有限的处理机资源，使得系统能高效地运行多个并发任务。调度策略包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转法等。不同的调度策略会影响进程的执行顺序，进而影响系统的响应时间、周转时间和等待时间。例如，FCFS简单易实现，但可能导致短进程等待时间过长；SJF可以降低平均等待时间，但可能导致高优先级进程长时间等待；优先级调度则需要考虑静态和动态优先级，以防止优先级反转问题。 死锁是指两个或多个并发进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力干涉，它们都将无法推进下去。避免死锁通常需要满足四个必要条件：互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。在给定的例题中，通过分析进程对资源的需求和分配，我们可以判断系统是否会发生死锁。 例1探讨了不同情况下系统是否会发生死锁的问题。在第一小题中，由于资源总量大于最大需求量，所以系统不会出现死锁。第二小题中，由于所有进程的最大需求量之和小于资源总数加上进程数，这意味着至少有一个进程可以在不导致其他进程阻塞的情况下完成，从而避免死锁。而在第三小题中，如果去除限制，即不是所有进程都需要资源，系统可能会发生死锁，给出了一个具体的n=4，m=3的例子来证明这一点。 例2涉及到了银行家算法，这是死锁避免策略的一个经典例子。银行家算法基于资源预留和安全性检查，每个进程有一个最大需求矩阵（Max），表示可能需要的资源最大量，一个已分配矩阵（Allocation），表示当前已经分配到的资源量，以及一个需求矩阵（Need），表示还需要多少资源才能完成。可用资源矩阵（Available）表示当前系统中未被占用的资源数量。在T0时刻，系统需要根据这些信息进行安全性检查，判断是否存在一种安全序列，即按照这个序列执行，所有进程都能完成而不会导致死锁。如果存在这样的序列，系统就处于安全状态，否则则存在死锁的风险。 通过以上分析，我们可以深入理解处理机调度的原理和死锁预防与避免的策略，这对于设计和优化操作系统以及解决并发问题具有实际意义。在实际操作中，需要根据系统的具体需求选择合适的调度算法，并结合死锁预防和避免机制来确保系统的稳定运行。