操作系统：处理机调度与死锁详解

"第4章 处理机调度与死锁" 操作系统中的处理机调度与死锁是关键的系统管理部分，它们确保系统资源的有效利用和系统稳定运行。本章主要探讨了作业管理和处理机调度的相关概念，以及死锁的预防和处理。 首先，作业是用户在计算机系统中执行计算任务或事务处理的整体工作单元，它由程序、数据及作业说明书三部分组成。作业步是作业的细分部分，它们之间可能存在依赖关系，即一个作业步的输出可能成为下一个作业步的输入。 作业说明书是作业控制语言（JCL）编写的独立文件，包含了用户的作业描述和控制需求，例如作业名称、用户信息、优先级、资源需求等。作业控制块（JCB）是系统用于管理和控制作业的数据结构，存储了作业的管理和控制信息，是作业在系统中存在的标识。 根据作业对CPU和I/O的操作需求，作业可以分为CPU繁忙型和I/O繁忙型。前者主要消耗CPU时间，后者则频繁进行I/O操作。作业管理在大型机、巨型机和服务器系统中尤为重要，而在个人计算机和终端用户环境中，用户可能较少直接接触作业概念。 作业的建立过程包括将程序和数据输入到外部存储，以及创建作业控制块（JCB）。JCB包含描述信息，如作业名、状态、优先级和类型，以及资源需求，如运行时间、结束时间、内存需求和外设需求。作业完成后，系统会撤销JCB并释放相关资源。 处理机调度是决定哪个进程在何时获取CPU执行的关键机制，它涉及到各种调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、高优先级优先（HPF）以及多级反馈队列（MLFQ）等。这些算法旨在优化系统的响应时间、吞吐量和公平性。 死锁是指多个进程相互等待对方释放资源，导致系统无法继续执行的状态。防止和解决死锁是操作系统设计中的重要问题。死锁的四个必要条件是互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。操作系统通过避免这四个条件的发生，或者通过死锁检测和恢复机制来处理死锁问题。 处理机调度和死锁管理是操作系统核心功能的一部分，它们确保了系统资源的高效分配和系统的稳定运行。理解这些概念对于优化系统性能和避免系统崩溃至关重要。