操作系统复习：优先数调度算法详解

"基于优先数的调度算法-操作系统复习" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理硬件资源，并提供软件与硬件间的交互接口。操作系统的主要功能包括处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统）以及用户接口。在处理机管理中，调度算法扮演着关键角色，尤其是基于优先数的调度算法，它根据进程的优先级来决定哪个进程应当获得CPU的使用权。 优先数调度算法分为静态优先数法和动态优先数法。静态优先数法在进程创建时指定优先数，且在整个进程运行期间保持不变。这种方法适用于那些对响应时间要求稳定的应用。而动态优先数法则允许进程的优先数在运行过程中根据特定条件进行调整，例如，进程等待CPU的时间越长，其优先级可能提高，以确保公平性和效率。 优先级的确定因素可能包括进程类型，如I/O繁忙、CPU繁忙或I/O与CPU的平衡，以及作业的优先级，这可以作为进程优先级的基础。此外，还可以依据进程占用CPU的时间和等待CPU的时间来动态调整优先级。 在操作系统中，多道程序设计的概念使得多个作业可以在内存中同时存在，宏观上表现出并行性，但实际上由于CPU的单线程特性，微观上是串行执行的。操作系统根据不同的应用场景和需求，可以分为批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、嵌入式操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。 硬件环境对于操作系统的运行至关重要，包括中央处理器（CPU）、存储系统、中断机制、通道、时钟以及BIOS等。为了保证系统的安全，操作系统区分了特权指令和非特权指令，前者只能由操作系统使用，后者则可供用户和操作系统共同使用。处理器有两种状态，即管态（特权态）和目态（用户态），在不同状态下执行不同的指令集。在管态下，操作系统可以执行特权指令，而在目态下，用户程序只能执行非特权指令。CPU状态的转换受到保护，通常通过中断从目态切换到管态，而从管态切换到目态则需要修改程序状态字，并且需要硬件支持，如界地址寄存器用于限制进程的访问范围，防止非法访问。 操作系统通过这些机制保证了资源的有效管理和分配，提供了高效、安全的运行环境，使得用户能够通过应用软件方便地与计算机进行交互，同时也为开发者提供了开发和调试软件的平台。