山东大学操作系统计算题：调度算法与周转时间分析

一、关于单CPU的非抢占优先级算法问题 在这个部分，学生需要了解非抢占优先级算法的原理。首先，作业按照它们的到达时间和优先级进行排序。作业1由于优先级最高，将在最早的时间开始执行，占用10ms，然后是作业3，接着是作业4，以此类推。在执行时间图中，将显示每个作业按照到达时间、执行时间和优先级顺序排列，形成一个线性的执行序列。周转时间是指从作业提交到完成的时间，而带权周转时间则是考虑了作业的运行时间和优先级。作业5因为具有高优先级，即使在运行时间较短的情况下也会尽快被处理，这会影响平均周转时间和带权周转时间的计算。 二、CPU利用率的计算与程序执行顺序 题目要求计算在顺序环境下，先执行A后执行B的CPU利用率。A程序总耗时为30S（10S+5S+5S+10S），B程序总耗时为35S（10S+10S+5S+10S）。CPU利用率计算公式为CPU运行时间除以程序运行时间，即(30S+35S)/(30S+35S)=1，表示CPU完全被两个程序占用，利用率达到100%。 三、不同进程调度算法分析 针对给出的进程列表，学生需根据不同的调度算法（FF、时间片轮转、SPN、抢占式优先级和非抢占式优先级）来决定进程的调度顺序。例如，在FF算法下，进程按到达时间顺序执行；在时间片轮转中，进程可能交替执行，每个进程每次获得1ms的时间片；SPN会优先调度短进程，而优先级算法则会考虑进程优先级。画出执行时间图时，需清楚地展示每个进程在不同算法下的执行情况，以及周转时间和带权周转时间的计算。 四、抢占式与非抢占式优先级算法执行时间图 对于非抢占式优先级算法，作业D由于高优先级，可能会在作业A和B之前执行。而在RR算法中，作业按照公平原则，即使优先级低，只要时间片未满，也能获得执行机会，因此执行顺序可能会有所不同。 五、多进程互斥资源使用 三个进程间的制约关系是互斥使用打印机，即一次只能有一个进程访问打印机。使用P、V操作（进程互斥和信号量）可以实现这样的同步控制。首先，定义一个打印资源信号量mutex（初始化为1，表示未被占用），当一个进程需要打印时，P(mutex)获取锁；打印完成后，V(mutex)释放锁，允许下一个进程使用。 六、资源分配限制与进程并发控制 如果没有资源分配限制，进程可能会出现死锁或饥饿问题，因为所有进程都在同一时刻试图获取所需的全部资源。为避免这种情况，可以采用资源分配图（如银行家算法）进行资源静态分配，或者动态调整资源分配策略，确保资源的合理利用。在并发控制中，可能需要使用资源预留和锁定策略，防止资源竞争导致的问题。 通过以上题目，学生将深入理解操作系统中的调度算法、进程管理、资源分配和互斥控制等核心概念，并学会如何应用这些理论解决实际问题。