计算机操作系统自测题第4章调度与死锁

进程调度的性能评价
周转时间
从进程提交到进程完成所经历的时间，包括 等待时间和执行时间。
等待时间
进程在就绪队列中等待处理机的时间之和。
响应时间
从用户提交请求到系统首次产生响应所用的 时间。
吞吐量
单位时间内系统完成作业的数量，它反映了 系统的整体性能。
PART 03
死锁概述
REPORTING
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03
调度程序根据进程的优先级进行资源分配和进程调度，优先级
设置不当也可能导致死锁。
死锁对调度的影响
资源占用
死锁发生时，相关进程长时间占 用系统资源，导致其他进程无法 获得所需资源而阻塞，影响系统 整体性能。
调度效率
死锁可能导致调度程序反复进行 无效的进程切换和资源分配尝试， 降低调度效率。
系统稳定性
PART 06
自测题解析与讨论
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自测题解析
题目1
什么是进程调度？为什么需要进程调度？
答案
进程调度是操作系统中负责管理和分配CPU资源给就绪进程的核心功能。通过进程调度，操作系统可以确保多个 进程公平、有效地共享CPU，从而提高系统的整体性能和吞吐量。
自测题解析
自测题讨论
讨论点1
在实际系统中，哪种调度算法更为常用？为 什么？
讨论
在实际系统中，RR（时间片轮转）和优先级 调度算法较为常用。RR算法可以确保所有进 程都能得到公平的CPU时间，而优先级调度 则可以根据进程的紧急程度或重要性来分配 CPU资源。这两种算法都能在一定程度上满
足不同类型应用的需求。
自测题讨论
破坏“循环等待”条件
破坏此条件就是采用顺序资源分配法。采用这种策略的 一个方法是事先将系统中的所有资源统一编号（例如打 印机为1、磁带机为2、磁盘为3、等等），规定每个进 程必须按编号递增的顺序请求资源，同类资源（即编号 相同的资源）一次申请完。一个进程只有已占有了小编 号的资源时、才有资格申请更大编号的资源。按此规则 ，已持有大编号资源的进程不可能逆向地回来申请小编 号的资源，从而就不会产生循环等待的现象。
进程调度的算法
先来先服务（FCFS）算法
按照进程到达的先后顺序进行调度，先到达的进程先得优先级进行调度，优先级高的进程优先得到 服务。
ABCD
短作业优先（SJF）算法
根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先 得到服务。
时间片轮转（RR）算法
将处理机时间划分为固定大小的时间片，按时间片轮流 为各进程服务。
组成
调度器通常由多个部分组成，如进程 选择算法、进程队列管理、时钟中断 处理等。
调度的层次结构
01
高级调度（作业调 度）
决定哪些进程可以进入内存，为 其分配必要的资源，并创建相应 的进程。
02
中级调度（内存调 度）
将暂时不能运行的进程从内存调 至外存等待，当条件成熟时再重 新调入内存。
03
低级调度（进程调 度/线程调度）
进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样 会导致产生进程死锁。
死锁的必要条件
01
互斥条件
一个资源每次只能被一个进程使用。
不剥夺条件
进程已获得的资源，在末使用完之 前，不能强行剥夺。
03
02
请求与保持条件
一个进程因请求资源而阻塞时，对 已获得的资源保持不放。
循环等待条件
若干进程之间形成一种头尾相接的 循环等待资源关系。
计算机操作系统自测 题第4章调度与死锁
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• 调度概述 • 进程调度 • 死锁概述 • 调度与死锁的关系 • 调度与死锁的解决方法 • 自测题解析与讨论
目录
PART 01
调度概述
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调度的定义与目的
检测死锁
允许系统在运行过程中发生 死锁，但可通过检测机构及 时检测出死锁的发生，然后 采取适当措施解除死锁。
解除死锁
当检测出死锁后，采取适当 措施将进程从死锁状态中解 脱出来。
调度与死锁的综合解决方法
银行家算法
该算法用于避免死锁并合理地进行资源分配。它首先判断请求资源的进程是否处于安全状态，若是，则分配资源；否 则，进程等待直到安全状态再分配资源。
讨论点2
如何预防和处理死锁？
讨论
预防死锁的方法包括破坏死锁的四个必要条件中的任意一个或多个，例如通过资源分配 图来避免环路等待条件的形成。处理死锁的方法则包括死锁检测与恢复，如使用银行家
算法来检测死锁并通过资源抢占或进程回滚来恢复系统。
自测题总结
THANKS
感谢观看
REPORTING
https://
根据某种策略和方法从就绪队列 中选择一个进程/线程，将处理器 分配给它。
PART 02
进程调度
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进程调度的任务与时机
进程调度的任务
进程调度的主要任务是按照某种策略和 方法从就绪队列中选取一个进程，将处 理机分配给它。
VS
进程调度的时机
进程调度的时机包括进程创建时、进程结 束时、进程阻塞时和进程唤醒时。在这些 情况下，操作系统需要重新进行进程调度 ，以合理分配处理机资源。
优先级继承协议
该协议用于解决由于优先级反转引起的死锁问题。当一个低优先级的进程持有一个高优先级进程所需要的资源时，低 优先级进程会继承高优先级进程的优先级，从而避免死锁的发生。
饥饿问题解决方案
针对长时间得不到服务的进程（即饥饿进程），可以采用老化技术，即逐渐降低等待时间较长的进程的 优先级，使它们有机会得到服务。
将CPU时间划分为固定长度的时间片，每个进程分配一个时间片。当时间片用完时，进程被放到 就绪队列的末尾，等待下一个时间片。
• 优先级调度
每个进程被赋予一个优先级，优先级高的进程优先得到CPU。
自测题解析
题目3
什么是死锁？列举死锁的四个必要条件。
答案
死锁是指两个或更多进程因竞争系统资源而 陷入的一种状态，每个进程都在等待其他进 程释放它们所需要的资源，从而导致所有进 程都无法继续执行。死锁的四个必要条件是： 互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件和 环路等待条件。
通过优化调度算法和资源分配策略，可以在 一定程度上避免死锁的发生，提高系统性能 。
PART 05
调度与死锁的解决方法
REPORTING
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调度的解决方法
先来先服务（FCFS）调度算法
按照进程到达的先后顺序进行服务，先到先得。
短进程优先（SJF）调度算法
根据进程服务时间的长短进行排序，服务时间短的优先得到服务。
死锁的预防与避免
破坏“不可抢占”条件
破坏此条件就是允许进程强行从占有者那里夺取某些 资源。也就是说，当一个进程已占有了某些资源，它 又申请新的资源，但不能立即被满足时，它必须释放 所占有的全部资源，以后再重新申请。它所释放的资 源可以分配给其它进程。这就相当于该进程占有的资 源被隐蔽地强占了。这种预防死锁的方法实现起来困 难，会降低系统性能。
04
死锁的预防与避免
• 预防死锁：通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个 或几个条件，来防止死锁的发生。
• 破坏“互斥”条件:就是在系统里取消互斥。若资源不被一个进程独占使用， 那么死锁是肯定不会发生的。但一般来说在所列的四个条件中，“互斥”条件 是无法破坏的。
• 破坏“占有并等待”条件:破坏此条件，即进程在运行前一次性地向系统申请 它所需要的全部资源。如果某个进程所需的全部资源得不到满足，则不分配任 何资源，此进程暂不运行。只有当系统能够满足当前进程的全部资源需求时， 才一次性将其所需资源全部分配给该线程。由于运行的进程已占有了它所需的 全部资源，所以不会发生占有并等待现象，因此可以避免死锁。该方法可理解 为预分配资源法。缺点也显而易见，会严重浪费系统资源，降低系统资源的利 用率。
• FCFS (先来先服务)
按照进程到达的顺序进行调度，先到先得。
• SJF (短作业优先)
根据进程的服务时间进行调度，服务时间短的进程优先得到CPU。
自测题解析
• SRTF (最短剩余时间优先)
类似于SJF，但考虑的是剩余服务时间，即当新进程到达时，选择剩余服务时间最短的进程。
• RR (时间片轮转)
长时间的死锁可能导致系统资源 耗尽或进程崩溃，进而影响系统 稳定性。
调度与死锁的相互作用
调度策略与死锁预防
通过合理的调度策略（如避免循环等待、按 序分配资源等），可以降低死锁发生的概率 。
死锁检测与调度调整
当检测到死锁时，可以通过调整调度策略（如撤销 部分进程、改变资源分配顺序等）来解除死锁。
调度优化与死锁避免
PART 04
调度与死锁的关系
REPORTING
WENKU DESIGN
调度对死锁的影响
调度算法的选择
01
不同的调度算法可能导致不同的资源分配顺序和速度，从而影
响死锁的发生概率。
资源分配策略
02
调度程序在分配资源时，如果采用不合理的策略（如一次性分
配所有所需资源），可能增加死锁的风险。
进程优先级
优先级调度算法
为每个进程分配一个优先级，优先级高的进程优先得到服务。
时间片轮转（RR）调度算法
将CPU时间划分为固定大小的时间片，每个进程轮流执行一个时间片， 执行完则切换到下一个进程。
死锁的解决方法
预防死锁
避免死锁
通过设置某些限制条件，破 坏产生死锁的四个必要条件 之一，从而防止死锁的发生。
在资源的动态分配过程中， 用某种方法防止系统进入不 安全状态，从而避免死锁的 发生。
死锁的定义与产生原因
定义
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通 信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法向前推进。
竞争资源
当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足 以满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。
进程间推进顺序非法
定义
调度是一种资源分配技术，它决定在 何时、以何种方式分配处理器时间或 其他资源给进程或线程。
目的
调度的主要目的是提高系统资源的利 用率，确保所有进程公平地获得处理 器时间，同时优化系统性能，如响应 时间、吞吐量等。
调度器的功能与组成
功能
调度器是操作系统中负责调度的核心 组件，其主要功能包括选择进程、分 配处理器时间、管理进程状态等。