处理机调度与死锁：理解操作系统第三章

"本章主要讨论的是操作系统中的处理机调度与死锁问题，涉及处理机调度的层次、调度算法以及死锁的相关概念。在多任务环境中，如何有效地管理CPU资源，确保系统的高效运行和公平性是操作系统设计的关键。处理机调度分为高级调度（作业调度）和低级调度（进程调度）。高级调度负责选择合适的作业调入内存，创建进程并分配资源，而低级调度则决定哪个就绪进程将获得CPU执行。此外，章节还涵盖了实时调度、死锁产生的原因和条件，以及预防和解除死锁的方法。" 在单道方式下，作业调度算法通常用于决定作业的执行顺序。对于【思考题】1，采用响应比高者优先调度算法，响应比是等待时间与服务时间的比值加上1。在这种算法下，首先计算每个作业的响应比： 1. 作业1：等待时间为0，服务时间为70，响应比为1 * (0 + 70) = 70 2. 作业2：等待时间为40，服务时间为30，响应比为1 * (40 + 30) = 70 3. 作业3：等待时间为50，服务时间为10，响应比为1 * (50 + 10) = 60 4. 作业4：等待时间为60，服务时间为5，响应比为1 * (60 + 5) = 65 作业的执行顺序是按响应比从高到低，所以是1和2并列第一，然后是4，最后是3。 对于【思考题】2，分析先来先服务（FCFS）和最短作业优先（SJF）调度算法： 1. FCFS调度：按照作业提交时间的先后顺序执行，即1 -> 2 -> 3 -> 4。周转时间分别为2.0, 3.0, 3.5, 3.8，平均周转时间是(2.0 + 3.0 + 3.5 + 3.8) / 4 = 3.15。平均带权周转时间是(2.0/2.0 + 3.0/1.0 + 3.5/0.5 + 3.8/0.3) / 4 = 2.95。 2. SJF调度：优先执行执行时间最短的作业，即4 -> 3 -> 2 -> 1。周转时间分别为0.3, 0.9, 1.5, 3.0，平均周转时间是(0.3 + 0.9 + 1.5 + 3.0) / 4 = 1.575。平均带权周转时间是(0.3/0.3 + 0.9/0.5 + 1.5/0.5 + 3.0/1.0) / 4 = 1.35。 死锁是操作系统中一个严重的问题，它发生在两个或更多进程相互等待对方释放资源而形成的一种僵局。死锁发生的四个必要条件包括互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。预防死锁的方法包括资源预分配、破坏占有并等待条件、破坏循环等待条件等。检测和解除死锁则涉及到死锁的识别和相应的恢复策略，如回滚、资源抢占或进程终止。