掌握处理机调度与死锁：层次、算法与解决策略

本章节深入探讨了操作系统学习中的关键概念——处理机调度与死锁。处理机调度是操作系统核心功能之一，它涉及多个层次，包括高级调度（如作业调度）、低级调度（进程调度）以及中级调度（内存管理和对换）。下面我们逐一分析： 1. **处理机调度的层次**： - **高级调度**：作业调度，关注用户的周转时间和系统的整体效率，决策包括接纳作业的数量和选择。它需平衡用户需求和系统性能。 - **低级调度**（进程调度）：负责进程的执行，涉及到保存处理机现场、进程选择和分配，包括非抢占和抢占两种方式。进程调度的基本机制包括排队器、分派器和上下文切换。 - **中级调度**：优化内存利用，将暂时无法运行的进程移到外存，实现就绪驻外存状态，相当于内存对换。 2. **调度队列模型和调度准则**： - **调度队列模型**：常见的模型如分时系统中的FIFO队列，新进程创建后添加到队尾，按时间片轮转执行。另外还有阻塞队列，用于处理等待事件的进程。 - **调度准则**：选择调度算法时要考虑效率、公平性、响应时间等，如优先级调度、短进程优先等，以达到最佳系统性能。 3. **调度算法**：这是处理机调度的核心技术，如先来先服务（FCFS）、短进程优先（SJF）、优先级调度等，每种算法都有其适用场景和优缺点。 4. **实时调度**：对于实时系统，调度必须满足严格的响应时间要求，确保关键任务能够及时完成。 5. **死锁的原因和必要条件**：死锁是指两个或多个进程因争夺资源而互相等待对方释放资源，形成循环等待。死锁的四个必要条件包括互斥、占有并等待、无剥夺和循环等待。 6. **预防死锁的方法**：通过预设规则避免死锁，例如资源静态分配、资源有序分配、银行家算法等。 7. **死锁的检测与解除**：如果发生死锁，系统可能采用预防、避免或检测和恢复策略来解除死锁，例如资源预分配检查、资源预留、死锁检测算法等。 处理机调度与死锁是操作系统设计的关键部分，理解这些概念有助于优化系统性能，保证资源的有效利用，同时避免系统出现灾难性的死锁问题。