操作系统习题解答：调度与并发控制

操作系统是计算机系统的核心组件，它负责管理和控制硬件资源、提供用户接口以及支持多个并发任务的执行。本文档主要包含了操作系统课程的两章习题解答，涉及了处理器管理、调度算法、系统和用户进程管理、进程间通信以及死锁处理等关键知识点。 在第二章中，讨论了处理器调度策略。首先，作者指出不同数量的作业对处理器利用率的影响。在单处理器环境中，一个作业（时间周期=NT）的处理器利用率是50%，两个作业可以达到100%。随着作业数增加，如四个作业（时间周期=（2N-1)NT），尽管处理器利用率还是100%，但系统的复杂性提高。这里强调了I/O限制程序在调度中的特殊性，它们通常倾向于短期调度算法，但如果长时间得不到处理器资源，调度算法会平衡处理机会，确保所有程序都有公平的使用。 接着，章节讨论了分时系统与批处理系统的特点。分时系统注重周转时间，通过时间片机制让每个程序短暂地拥有处理器，以实现并发访问；而批处理系统关注的是吞吐量和上下文切换的减少，因此更倾向于减少进程切换以提高效率。 第三章深入探讨了进程管理的各个方面。创建和删除进程是并发执行的基础，操作系统需确保进程资源的动态分配和回收。进程挂起和恢复机制在调度中起着关键作用，当进程等待资源时，操作系统会将其置于等待或就绪状态，一旦资源可用，即恢复其执行。 进程同步和通信是并发环境中的核心问题。为了防止数据不一致，操作系统提供了进程同步机制，如信号量、互斥锁等，以确保数据的一致性。同时，进程间通信是协作进程协作完成任务的关键，例如使用管道、消息队列等方式进行通信。 最后，处理死锁的问题不容忽视。在多道程序设计中，资源的竞争可能导致死锁，即进程相互等待对方释放资源，导致整体系统停滞。解决死锁的方法包括预防、避免、检测和恢复策略，以确保资源的有效利用和系统的正常运行。 这些习题解答涵盖了操作系统核心概念的实践应用，对于理解并发处理、资源管理、进程间交互和系统性能优化至关重要。学习者可以通过这些题目来巩固操作系统理论知识，并了解其实战操作。