第五章资源分配与调度中国地质大学计算机学院
《资源分配问题》课件
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分布式计算
设计并行算法以加速大规模问题的求解过程，充分利用多核处理器和GPU等硬件资源。
并行算法
针对大规模问题，研究近似算法以在可接受的时间内获得近似最优解。
近似算法
研究多目标优化问题的决策理论和方法，解决资源分配中多个相互冲突的目标。
多目标决策理论
通过调整权重来平衡不同目标之间的矛盾，寻求一种合理的资源分配方案。
总结词：精确求解
详细描述：解析法是一种通过数学模型和公式来精确求解资源分配问题的算法。它基于问题定义的数学模型，通过代数或微积分等手段，求出最优解。解析法具有精确可靠的特点，但可能因为问题的复杂性而难以实现。
总结词：逐步逼近
详细描述：迭代法是通过不断迭代逼近最优解的一种方法。它从一个初始解出发，通过不断调整和优化，逐步逼近最优解。迭代法简单易行，但可能因为初始解的选择和迭代过程而收敛到局部最优解。
总结词
任务调度问题主要研究如何合理安排任务执行顺序，以满足时间、资源等约束条件。
要点一
要点二
详细描述
任务调度问题需要考虑任务的优先级、执行时间、资源需求等因素，通过优化任务执行顺序，降低任务执行成本，提高任务执行效率。
05
CHAPTER
资源分配问题的未来研究方向 Nhomakorabea利用多台计算机协同求解大规模资源分配问题，提高计算效率和可扩展性。
提高资源利用效率
促进经济发展
保障社会公平
在国家层面上，合理的资源分配能够促进经济发展，提高国家的综合实力和国际竞争力。
在社会层面上，合理的资源分配能够保障社会公平，维护社会稳定和和谐。
03
02
01
02
CHAPTER
代数结构-图论
记作Nn，特别地，称N1为平凡图（Trivial graph）。 在图的定义中规定结点集V为非空集，但在图的运算
中可能产生结点集为空集的运算结果，为此规定结
点集为空集的图为空图（Empty Graph），并将空图
记为。阶为有限的图称为有限图(Finite Graph)，
否则称为无限图(Infinite Graph)。结点没有标号
的图称为非标号图（Unlabeled Graph），否则为标
号图（Labeled heory
10.2 图与图模型
如果图中存在某两条边的端点都相同，则称该
图为多重图(Multigraph)，该两条边称为平行边。
如果一条边关联的两个结点是相同的结点，则称该边 为圈或自环(Loop)。
请你思考？
如何找到物流运输的最优路径？ 如何找到最优的网络通信线路？ 如果你想周游全国所有城市，如何设计旅游线路？ 化学化合物分析：结构是否相同？ 程序结构度量：程序是否结构相似？ 如何为考试分配教室，使得资源利用率最优？ 如何安排工作流程而达到最高效率？ 如何设计为众多的电视台频道分配最优方案？ 如何设计通信编码以提高信息传输效率？ 操作系统中,如何调度进程而使得系统效率最优？
图的类型：
（1）有向图/无向图；简单图/多重图/伪图；零图，平凡图，空图； 有限图/无限图；带权图、标记图；
（2）特殊图：环图(Cn)、轮图(Wn)、立方图(Qn)、网格、正则图 (r-图)；偶图(G(V1,V2), 二分图/二部图, Bipartite graph) 、 完全偶图(Km,n)；
（3）特殊图：子图、完全图、补图 （4）特殊图：Euler图、Hamilton图、树图、平面图
主要内容
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中国地质大学计算机学院
操作系统-资源分配
操作系统-资源分配操作系统资源分配在我们日常使用计算机或其他智能设备时，操作系统扮演着至关重要的角色。
它就像是一个高效的管家，默默地管理着各种资源，确保各个程序和任务能够顺利运行。
其中，资源分配是操作系统的核心功能之一。
想象一下，我们的计算机系统就像一个繁忙的工厂，有各种各样的任务在同时进行，比如运行软件、处理数据、连接网络等等。
而资源，就像是工厂里的原材料、设备和工人，包括 CPU 时间、内存空间、磁盘存储、网络带宽等等。
操作系统需要合理地分配这些资源，以满足不同任务的需求，同时避免资源的浪费和冲突。
让我们先来说说 CPU 资源的分配。
CPU 是计算机的大脑，它的运算速度非常快，但也是有限的。
如果多个程序同时请求 CPU 时间，操作系统就需要决定哪个程序先获得，哪个程序需要等待。
这就像是一个老师在课堂上分配回答问题的机会，要保证每个学生都有公平的机会，同时也要让课堂的进度不被耽误。
操作系统通常采用时间片轮转的方法来分配 CPU 时间。
这意味着每个程序都会被分配一个固定的时间片，在这个时间片内，程序可以使用 CPU 进行计算。
当时间片用完后，操作系统会暂停当前程序，切换到下一个程序，依次轮流进行。
这种方式可以保证每个程序都能得到一定的 CPU 资源，不会有某个程序一直独占 CPU 而导致其他程序无法运行。
除了 CPU 时间，内存也是一项重要的资源。
当我们打开多个程序时，它们都需要占用一定的内存空间来存储数据和代码。
如果内存不足，系统可能会变得卡顿甚至崩溃。
操作系统通过内存管理来解决这个问题。
内存管理包括内存分配和回收两个方面。
当一个程序需要使用内存时，操作系统会为其分配一块合适大小的内存空间。
当程序结束运行或不再需要某些内存时，操作系统会将其回收，以便再次分配给其他程序使用。
为了提高内存的利用率，操作系统还会采用一些技术，比如虚拟内存。
虚拟内存使得计算机可以使用硬盘空间来模拟内存，当物理内存不够用时，将一部分暂时不用的数据存储到硬盘上，从而为正在运行的程序腾出更多的内存空间。
系统结构复习
中国地质大学（武汉）计算机学院吴湘宁计算机体系结构习题及答案第一章基础知识1．名词解释翻译解释模拟仿真透明性程序访问局部性[答案]略2. 一个经解释实现的计算机可以按功能划分为四级. 每一级为了执行一条指令需要下一级的N条指令. 若执行第一级的一条指令需要的时间为K ns, 那么执行第二、三、四级的一条指令各需要多少时间?3. 计算机系统按功能划分层次结构的好处主要体现在哪些方面?[答案] (1) 有利于理解软件, 硬件和固件在系统中的地位和作用;(2) 有利于理解各种语言的实质和实现途径;(3) 有利于推动计算机系统结构的发展;(4) 有利于理解计算机系统结构的定义.4. 什么是透明性? 对计算机系统结构, 下列哪些是透明的? 哪些是不透明的?1) 存储器的模m交叉存取; 2) 浮点数据表示; 3) I/O系统是采用通道方式还是I/O处理机方式; 4) 阵列运算部件; 5) 数据总线宽度; 6) 通道是采用结合型的还是独立型的; 7) 访问方式保护; 8) 程序性中断; 9) 串行、重叠还是流水控制方式; 10) 堆栈指令; 11) 存储器的最小编址单位; 12) Cache存储器.[答案] 一种本来是存在的事务或属性, 但从某种角度看却好像不存在, 称为透明性.对计算机系统结构来说透明的是: 1), 4), 5), 6), 9), 12)对计算机系统结构来说不透明的是:2), 3), 7), 8), 10), 11)5. 什么是计算机体系结构? 什么是计算机组成? 什么是计算机实现? 并说明三者的关系和相互影响?[答案] 计算机系统结构是计算机系统的软, 硬件分界面, 是机器语言程序员或是编译程序员所需了解的计算机属性;计算机组成是计算机系统结构的逻辑事项;计算机实现是计算机组成的物理实现.三者的关系和互相影响为:(1) 具有相同系统结构的计算机可以采用不同的组成;(2)(2) 一种计算机组成可以采用多种不同的计算机实现;(3) 计算机组成、计算机实现对计算机系统结构有着很大的影响;(4) 计算机系统结构的设计不应限制计算机组成和实现技术，应能用于高档机，也可用于低挡机;(5) 在不同时期, 计算机系统结构,、组成和实现所包含的内容会有所变化，三者之间的界线常常很模糊.6. 从机器(汇编)语言程序员角度看, 以下哪些是透明的?1) 指令地址存储器; 2) 指令缓冲器; 3) 时标发生器; 4) 条件码寄存器; 5) 乘法器; 6) 主存地址寄存器; 7) 磁盘外设; 8) 先行进位链; 10) 通用寄存器; 11) 中断字寄存器.[答案] 对机器(汇编)语言程序员来说透明的有: 2), 3), 5), 6), 8), 9)对机器(汇编)语言程序员来说不透明的有: 1), 4), 7), 10), 11)7. 假设在一台40 MHz处理机上运行200 000条指令的目标代码, 程序主要由四种类型的指令所组成. 根据程序跟踪实验结果, 各类指令的混合比和每类指令的CPI值如表1.9所示.(1) 试计算在单处理机上执行上述该程序时的平均CPI;(2) 根据(1)所得到的CPI, 计算相应的MIPS速率及程序的执行时间.[答案] (1) 2.24 CPI (2) 17.86 MPIS; 0.0112 s8. 某工作站采用时钟频率为15 MHz、处理速率为10 MIPS的处理机来执行一个程序，假定每次存储器存取为1周期延迟, 试问:(1) 此计算机的有效CPI是多少?(2) 假定将处理机的时钟频率提高到30 MHz, 但存储器子系统速率不变, 这样, 每次存储器存取需要两个时钟周期. 如果30%的指令每条只需要一次存储存取, 而另外5%的指令每条需要两次存储存取, 还假定已知混合程序的指令数不变, 并与原工作站兼容, 试求改进后的处理机性能.[答案] (1) 1.5 CPI; (2) 15.8 MPIS9.什么是并行性？它分为哪两种类型？开发计算机系统并行性的主要技术途径有哪三个？沿这些途径分别发展出什么类型的计算机？[答案]略10.实现软件移植的途径有哪些？[答案]略11.什么是Flynn分类法，按照Flynn分类法可将计算机系统分为哪几类？[答案]略第二章指令系统1. 名词解释数据类型、数据表示、规格化浮点数、Huffman编码、扩展编码、RISC[答案]略2. 某模型机有8条指令I1~I8, 它们的使用频度分别为0.3, 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.02, 0.02, 0.01.(1) 试分别用Huffman编码和平均码长最短的等长扩展码(限定为两种码长)对其操作码进行编码.(2) 分别计算Huffman编码和等长扩展码编码的平均长度.[答案] (1) 操作码的Huffman编码和2-4等长扩展码编码如下表1所示.(2) Huffman编码的平均长度为2.38位; 等长扩展码编码的平均码长为2.8位.3. 某模型机有10条指令I1~I10, 它们的使用频度分别为0.3, 0.24, 0.16, 0.12, 0.07, 0.04, 0.03,0.02, 0.01, 0.01.(1) 计算机采用等长操作码表示时的信息冗余量.(2) 要求操作码平均码长最短, 试设计操作码的编码, 并计算所设计操作码的平均长度. (3) 设计2-5扩展操作码编码，并计算平均码长.(4) 设计2-4（2/8）等长扩展码编码，并计算平均码长. [答案] (1) 采用等长操作码表示时的信息冗余量为33.5%. (2) 操作码的Huffman编码如表2所示, 此种编码的平均长度为2.7位.(3) 操作码的2-5扩展码编码如表2所示, 此种编码的平均长度为2.9位.(4) 操作码的2-4（2/4）等长扩展码编码如表2所示, 此种编码的平均长度为2.92位.4. 何谓指令格式的优化? 操作码和地址码的优化一般采用哪些方法?[答案] 指令格式的优化是指通过采用多种不同的寻址方式, 地址制, 地址形式和地址码长度以及多种指令字长, 并将它们与可变长操作码的优化表示相结合, 就可以构成冗余度尽可能少的指令字. 操作码的优化采用扩展操作码编码法. 地址码优化有以下四种方法:(1) 在指令中采用不同的寻址方式;(2)(2) 在指令中采用多地址制;(3) 同一种地址制还可以采用多种地址形式和长度, 也可以考虑利用空白处来存放直接操作数或常数等;(4) 在以上措施的基础上, 还可以进一步考虑采用多种指令字长度的指令.5. 若某机设计有如下指令格式的指令:三地址指令12种, 一地址指令254种, 设计指令的长度为16位, 每个地址码字段的位数均为4位. 若操作码的编码采用扩展操作码, 问二地址指令最多可以设计多少种? [答案] 二地址指令最多可以设计48种.6. 一台模型机共有九条指令I1~I9, 各指令的使用频度分别为0.3，0.2，0.2，0.1，0.08，0.6，0.03, 0.02, 0.01. 该模型机有8位和16位两种指令字长. 8位字长指令为寄存器----寄存器(R--R)二地址类型, 16位字长指令为寄存器----存储器(R--M)二地址变址寻址类型.(1) 试设计有两种码长的扩展操作码, 使其平均码长最短, 并计算此种编码的平均码长. (2) 在(1)的基础上, 该机允许使用多少个可编址的通用寄存器?(3) 若采用通用寄存器作为变址寄存器, 试设计该机的两种指令格式, 并标出各字段的位数.(4) 计算变址寻址的偏移地址范围.[答案] (1) 操作码的2-5扩展码编码如表3所示, 此种编码的平均长度位2.9位.2) 在(1)的基础上, 该机允许使用8个可编址的通用寄存器.(3) 该机的两种指令格式及各字段的位数如下:R-R型: 操作码OP (2位) | 源寄存器RS (3位) | 目的寄存器Rd (3位)R-M型: 操作码OP (5位) | 源寄存器RS (3位) | 变址寄存器RX (3位) | 偏移地址 (5位)(4) 变址寻址的偏移地址范围为-16~+15.7. 简述CISC的特点.[答案] CISC的特点如下:(1) 庞大的指令系统;(2) 采用了可变长度的指令格式;(3) 指令使用的寻址方式繁多;(4) CISC指令系统中包括一些用于特殊用途的指令, 各种指令的使用频度相当悬殊.8. 从指令格式, 寻址方式以及平均CPI三个方面, 比较经典CISC和纯RISC体系结构.[答案] 略9．简述RISC设计的一般原则。
2022年中国地质大学(武汉)计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B(有答案)
2022年中国地质大学(武汉)计算机科学与技术专业《操作系统》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、某文件系统中，针对每个文件，用户类别分为4类：安全管理员、文件上、文件主的伙伴、其他用户：访问权限分为5类：完全控制、执行、修改、读取、写入。
若文件控制块中用：进制位串表示文件权限，为表示不同类别用户对一个文件的访问权限，则描述文件权限的位数至少应为（）。
A.5B.9C.12D.202、下列关于索引表的叙述，（）是正确的。
A.索引表每个记录的索引项可以有多个B.对索引文件存取时，必须先查找索引表C.索引表中含有索引文件的数据及其物理地址D.建立索引表的目的之一是为减少存储空间3、一个进程被唤醒意味着（）。
A.该进程可以重新占用CPUB.优先级变为最大C.PCB移到就绪队列之首D.进程变为运行态4、下列选项中，会导致进程从执行态变为就绪态的事件是（）。
A.执行P（wait）操作B.中请内存失败C.启动I/O设备D.被高优先级进程抢占5、若每个作业只能建立“一个进程，为了照顾短作业用户，应采用（）；为了照顾紧急作业用户，应采用（）：为了实现人机交，应采用（）：为了使短作业、长作业，和交互作业用户都满意，应采用（）。
I.FCFS调度算法II.短作业优先调度算法，III.时间片轮转调度算法IV.多级反馈队列调度算法V.基于优先级的剥夺调度算法A. II、V、I，IVB. I、V、III、IVC. I、II、IV、IIID.II、V、III、IV6、某基于动态分区存储管理的计算机，其主存容量为55MB（初始为空），采用最佳适配（Best Fit）算法，分配和释放的顺序为：分配15MB，分配30MB，释放15MB.分配8MB.分配6MB，此时主存中最大空闲分区的大小是（）。
A.7MBB.9MBC.10MBD.15MB7、假定有个请求分页存储管理系统，测得系统各相关设备的利用率为：CPU为10%，磁盘交换区为99.7%：其他1/O设备为5%。
资源调度与优化
资源调度的基本原则
效率优先
资源调度应优先满足高优先级、高紧急 度的任务，以最大化整体效率。
可预测性
资源调度应尽可能提高任务执行时间 的可预测性，以便更好地规划和管理
。
负载均衡
在多核处理器或多线程环境中，资源 调度应实现负载均衡，避免某些资源 空闲而其他资源仍在忙碌。
灵活性
资源调度应具备足够的灵活性，以应 对任务需求和资源可用性的变化。
03
总结词
04
实现物流信息的实时监控和共享 。
详细描述
通过引入先进的物流信息技术， 如GIS地理信息系统、GPS卫星 定位系统、RFID无线射频识别技 术等，实现物流信息的实时监控 和共享，提高物流运作的透明度 和效率。
案例三：电力调度优化
总结词
通过优化电力调度，确保电力供应的稳定性和经 济性。
总结词
智能控制
预测性维护
通过物联网技术预测设备的维护需求 ，提前进行维护和维修，降低故障率 。
利用物联网技术实现资源的智能控制 ，提高资源的利用效率和响应速度。
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资源调度的应用场景
云计算
生产调度
在云计算环境中，资源调度用于分配虚拟 机、存储和网络资源，以满足用户需求并 提高资任务 、机器使用和物料供应，以确保生产线的 稳定运行和生产效率。
物流调度
任务调度
在物流行业中，资源调度用于优化车辆、 人员和仓库的分配，以降低运输成本和提 高配送效率。
最短作业优先（SJF）策略是一种动态调 度策略，它根据作业的预计执行时间来决 定调度的顺序。执行时间最短的作业会优 先获得资源并开始执行。这种策略能够减 少平均等待时间和平均周转时间，提高系 统效率。
边端协同环境中的任务卸载和资源分配方法
网系统的能耗ꎬ平衡网络负载ꎬ 提出了一种改进的层次自适 应 搜 索 算 法 进 行 求 解. Ｘｕ 等 [１０] 研 究 基 于
ＮＯＭＡ 异构边缘网络中的任务卸载和资源分配问题ꎬ并将问题解耦为卸载决策和资源分配两个子问题ꎬ通
过优化任务卸载决策、本地 ＣＰＵ 频率调度、功率控制、计算资源和子通道资源分配ꎬ有效降低用户能耗. 田
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｕｌｔｉ￣Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
Ｚｈａｎｇ ＪｕｎｎａꎬＺｈａｏ ＨａｏꎬＬｉ ＴｉａｎｚｅꎬＺｈａｏ ＸｉａｏｙａｎꎬＷａｎｇ Ｙａｌｉ
( Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｅｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉｎｘｉａｎｇ ４５３００７ꎬＣｈｉｎａ)
ｔａｓｋ ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ａｓｓｕｍｅ ｔｈａｔ ｔａｓｋｓ ａｒｅ ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｅｄｇｅ ｓｅｒｖｅｒꎻＢｙ ｄｅｆａｕｌｔꎬｅａｃｈ
ｔｅｒｍｉｎａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ｏｎｅ ｔａｓｋ. Ｅｖｅｎ ｗｈｅｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｓｅｒｖｅｒｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄꎬｌｏａｄ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｒｖｅｒｓ ｉｓ ｏｆｔｅｎ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ. Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔꎬ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｍｅｔｈｏｄꎬ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｂａｌａｎｃｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｒｖｅｒｓ.
分布式计算中的任务调度与资源分配技术研究
分布式计算中的任务调度与资源分配技术研究在分布式计算中，任务调度和资源分配是至关重要的技术。
任务调度是指将各种计算任务分配给合适的计算节点，并安排节点之间的协调和合作，以达到最佳的计算效果。
资源分配则是指将计算节点的资源（如CPU、内存、网络带宽等）合理分配给待执行的任务，以最大程度地提高系统的整体性能和资源利用率。
任务调度和资源分配技术的研究与应用在当前大规模分布式计算系统中具有重要意义。
随着云计算、边缘计算等技术的快速发展，分布式计算系统规模不断扩大，任务调度和资源分配变得更加复杂和关键。
有效的任务调度和资源分配技术可以帮助提高计算系统的性能、可扩展性和可靠性，减少计算资源的浪费，降低能源消耗，促进计算任务的高效完成。
在分布式计算中，任务调度的核心目标是尽可能地减少任务执行时间，并使得每个计算节点的负载尽量平衡。
为了实现这一目标，需要综合考虑任务的优先级、资源需求和集群的负载情况等因素。
常见的任务调度算法包括最短作业优先（SJF）、最早截止时间优先（EDF）、最大松弛度优先（LAX）等。
这些算法在任务调度过程中根据不同的调度策略和优先级来选择最合适的计算节点。
除了任务调度外，资源分配也是分布式计算中的重要问题。
在分布式计算系统中，节点之间的资源分配直接影响到系统的整体性能和资源利用率。
一种常见的资源分配方法是基于队列的调度算法，即将任务按照优先级和资源需求进行排序，然后依次分配给节点。
此外，还可以采用动态资源分配策略，根据节点的负载情况和任务的特点实时地调整资源分配。
例如，当集群中某个节点的负载过高时，可以将部分任务迁移到其他负载较低的节点上，以实现负载平衡和资源优化。
在分布式计算中，任务调度和资源分配技术的研究还面临一些挑战和困难。
首先，随着计算系统规模的增大，任务调度和资源分配的问题变得更为复杂。
如何高效地处理大规模任务调度和资源分配的问题成为了一个亟待解决的挑战。
其次，在分布式计算系统中，节点之间的通信延迟和带宽限制也会对任务调度和资源分配产生影响。
中国地质大学（武汉）计算机学院专业介绍
计算机学院 计算机学院拥有计算机科学与技术国家⼀级学科硕⼠点⼀个，计算机应⽤技术是省部级重点学科，并设有湖北省楚天学者岗位。
已形成演化算法理论与应⽤、⼈⼯智能、三维可视化技术、计算机信息安全、信息系统开发与应⽤、多媒体应⽤技术、络及应⽤技术等稳定⽅向。
近年来学院承担了⼀批国家⾃然科学基⾦、863计划、国防科⼯委预研项⽬、湖北省⾃然科学基⾦、湖北省攻关等⾼级别项⽬。
现有专任教师71⼈，其中教授11⼈，副教授14⼈，40⼈，在校本科⽣近千⼈，硕⼠研究⽣150多⼈，博⼠研究⽣10⼈。
学院始终坚持开放办学的理念，先后与澳⼤利亚新南威尔斯⼤学、加拿⼤新布伦瑞克⼤学建⽴了⼴泛的交流和合作，聘请多名外籍计算机专家为学院客座教授，成功举办了三次智能计算及其应⽤国际会议。
在⼈才培养⽅⾯，始终坚持产、学、研相结合的发展⽅针，现建有国防科⼯委、北京兵器总体部、中国地质调查局、国⼟资源部信息中⼼、中国地质科学院、中国国⼟资源部航空物探遥感中⼼等10多个产、学、研基地，有300多名本科⽣从产、学、研基地实习毕业，并受到⽤⼈单位的⼴泛好评。
⾃2003年来，学院以“国际ACM程序设计竞赛”为契机，以“⼤学⽣科技创新基地”为平台，注重学⽣创新能⼒的培养，先后获全国⼤学⽣挑战杯⼀、⼆、三等奖各⼀项，获国际ACM程序设计竞赛银奖三项、铜奖⼀项。
20年多年来，学院已培养三千余名毕业⽣，他们既有中科院、复旦⼤学等院校的⾼级研究⼈才，也有在华为、腾迅、CompaQ、联想集团等⼤型公司的研发⼈员，还有到国外深造的学⼦，更有在政府、⼯商、税务、交通、银⾏、教育、地矿等领域的⼯作⼈员。
⼤类专业介绍 计算机类专业下设计算机科学与技术、信息安全、络⼯程三个本科专业。
第⼀阶段按⼤类培养，加强公共基础，拓宽专业基础，适度交叉，整合相关课程，增加教学内容的⼴度，强化实践环节，注重学⽣的创新意识和综合运⽤知识能⼒的培养；第⼆阶段学⽣可根据⾃⼰的兴趣和社会⼈才市场的需求，在导师的指导下，选择专业和⽅向，完成各专业的课程学习，修完各专业规定的学分。
第五章 图的向量空间
v1
a b d
c
v3
v2
v3
d
v2 v1
a
d c
v3
v
e f
e f
G1
v1
f
v3
G
v3
a
v3 G 2 v2
c
v3
e
G1⊕G2
预备知识1：同余
定义: 给定整数m，如果整数a与b之差被m
整除，(存在 q 使得 a-b=qm)，则称a与b对 于模m同余，或称a同余于b模m，记为 a b (mod m) 如 133 (mod 5) 153 (mod 2) 13 5 (mod 4) 2 0 (mod 2)
证明的第一部分：判定图G=(p,q)所有子图向量空间 1) Gi⊕Gj=Gj⊕Gi 2) (Gi⊕Gj)⊕Gk = Gi⊕(Gj⊕Gk ) 3) Gi Gi 0 G 1 G G i i i G G 4) i i 5) a(Gi⊕Gj ) =aGi⊕aGj 6) (a+b)Gi=aGi⊕bGi 7) (ab)Gi=a (bGi) 8) 1Gi=Gi
设图G的q条边为 {e1 ,e2 , ……,eq}
命题：图G=（p,q）的所有不同的子图的 个数为:
q
2
构作子图时 取不取这条 边呢？
分析：环合运算
Gi G j Gi Gi Gi G j Gi Gj
Gi Gi
显然：零元为 ，任意元素 Gi 的 负元为其本身。
一些特殊向量：
零向量：分量全为零的向量称为零向量，
记作0．即０＝(0,0,…,0). 负向量：向量(a1, a2,…, an)称为向
量=(a1, a2,…, an)的负向量，记作.
矿产资源评价 第五章 基于GIS的矿产资源评价
4
三、GIS的组成
1.硬件。指地理信息系统所需要的基本设备。设备处理的对象主要是数字地 图数据或数字图像数据等。 2.软件。软件包括系统运行所需的各种程序及有关资料。其主要作用是执行 各种GIS的操作。 3.数据。数据是GIS的操作对象，包括研究所需的各种数据、数字化后的地图 数据、经过数字转换的图像数据及分析用的统计数据等。 4.专家。GIS必须要有熟悉系统指令又对处理中涉及的专业比较了解的专家来 操作才能发挥其作用，否则，不仅系统的功能不能得到充分发挥，而且课题 的任务也不能顺利完成。 5 方法
第一节 概述
一、GIS定义
地理信息系统简称GIS(Geographic Information System)。 顾名思义，地理信息系统是处理地理信息的系统。地理 信息是指直接或间接与地球上的空间位置有关的信息， 又常称为空间信息。是用计算机管理和研究空间地理信 息的技术系统。
1
第一节 概述
一、GIS定义
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3. 建立找矿模型：建立这些矿床的描述性模型。列出所有的地 质、地球物理、地球化学、遥感等找矿标志； 4. 模型的定量化与转换：从每一个描述性模型中，选择出能确 定该类型矿床存在与否的重要标志和一般性标志，并将其定量 化，包括单个空间关系的确定和量化以及多个空间关系集成的 量化，确定空间分析的方法并转换成GIS可以表示和处理的形 式；
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（二）正确认识GIS在矿产资源评价中的作用
1. 基于GIS的矿产资源评价的效果从根本上仍然 取决于评价专家 2.关于提高效率的问题 资源评价效率提高的基础是合理有效地建立数据库。
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第二节 基于GIS矿产资源评价方法
一、几种典型矿产资源评价程序
1.美国CUSMAP矿产资源评价计划典型工作程序 (1)密苏里—科罗拉多州矿产资源评价步骤 ①收集图幅内的地质、矿产、深部岩相构造、地球化学等资料； ②确定图幅内有可能存在的矿床类型； ③建立这些矿床类型的概念模型和描述性模型； ④根据每个描述性模型，得出该类型存在与否的“找矿标志”， ⑤系统地检验识别标志存在的有用数据； ⑥研究各种标志的区域分布规律及相对重要性，评估整个图幅内不同类型矿 床出现概率。
第5章资源分配与调度
5.4 死 锁
5.4.1 死锁的概念 1.死锁的例 进程p1、p2 共享一台打印机和一台光标记阅读 机： 时刻t1，进程 p1——占用打印机 进程 p2——占用光标记阅读机。时刻 t2，进程 p1——又请求光标记阅读机 进程 p2——又请求打印机 则出现进程之间互相等待资源，又都不能向前 推进的一个僵持的局面
2、系统状态分析
为了预防死锁应能观察系统的情况，以分析某一
时刻系统是否处于一个合理的状态。
假设系统有n个进程和m类资源：
n个进程的描述：P={p1,p2, …,pn} m个资源的描述：r={r1,r2, …,rm}
可以完全一样加以应用的一组资源称为同类资源
系统的初始状态给出系统中各类可用资源的总数 目 w={w1,w2, …,wm}
进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其 他进程强行夺走，即只能由获得该资源的进程自 己来释放。
(3) 占有并等待（部分分配）
进程每次申请它所需要的一部分资源。在等待一新资
源的同时，进程继续占用已分配到的资源。
(4) 环路条件 （循环等待） 存在一种进程的循环链，链中的每一个进程已获 得的资源同时被链中下一个进程所请求。
5.2 资源分配机制
资源描述器： (Resource Descriptor)
每类资源都有一个最小分 配单位。 如： 主存最小分配单位：在 分区分配中--主存分区 磁盘最小分配单位：磁盘 面中的一个扇区
资源描述器的内容
资源名 资源类型 最小分配单位的大小 最小分配单位的地址 分配标志 描述器链接信息
d 11 d 21 d (t ) d n1 d 12 d 22 d n2 d 1m d 2m d nm
操作系统原理期末试卷(含答案)
中国地质大学（武汉）2017年度第学期期末考试《操作系统原理》课程试卷答案班级 _______________ 学号 _____________ 姓名 ______________一、选择题（本大题共40分，每小题2分）1、在现代操作系统中引入了（ D ），从而使并发和共享成为可能。
A.单道程序B. 磁盘C. 对象D.多道程序2、( B )操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。
A.网络B.分布式C.分时D.实时3、从用户的观点看，操作系统是（ A ）。
A. 用户与计算机硬件之间的接口B.控制和管理计算机资源的软件C. 合理组织计算机工作流程的软件D.计算机资源的的管理者4、当CPU处于管态时，它可以执行的指令是（A ）。
A. 计算机系统中的全部指令B. 仅限于非特权指令C. 仅限于访管指令D. 仅限于特权指令5、用户在程序中试图读取某文件的第100个逻辑块时，使用操作系统提供的（ A ）接口。
A. 系统调用B.图形用户接口C.原语D.键盘命令6、下列几种关于进程的叙述，（ A ）最不符合操作系统对进程的理解？A.进程是在多程序并行环境中的完整的程序。
B.进程可以由程序、数据和进程控制块描述。
C.线程是一种特殊的进程。
D.进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
7、当一个进程处于（ B ）状态时，称其为等待（或阻塞）状态。
A. 它正等待中央处理机B. 它正等待合作进程的一个消息C. 它正等待分给它一个时间片D. 它正等待进入内存8、一个进程释放一种资源将有可能导致一个或几个进程（ D ）。
A.由就绪变运行B.由运行变就绪C.由阻塞变运行D.由阻塞变就绪9、下面关于线程的叙述中，正确的是（ C ）。
A.不论是系统支持线程还是用户级线程，其切换都需要内核的支持。
B.线程是资源的分配单位，进程是调度和分配的单位。
资源调配与分配
财力资源
技术资源
财力资源是指组织的资金、资产等财务性 资源，具有流动性、风险性等特点，需要 注重资金的筹措、使用和管理。
技术资源是指组织所拥有的技术、专利、 知识产权等，具有独特性、价值性等特点 ，需要注重技术的研发、保护和应用。
资源调配与分配的原则
01
02
03
04
战略匹配原则
资源调配与分配应与组织的战 略目标相匹配，以确保资源的
根据不同用途和工艺要求，评估所需资源的质量 标准。
3
资源获取成本
分析资源的采购成本、运输成本等，为资源调配 与分配提供参考。
需求优先级排序
紧急程度
根据资源需求的紧急程度，确定优先级排序。
重要性程度
根据资源对项目或业务的重要性程度，确定优先 级排序。
经济效益
根据资源调配与分配的经济效益，确定优先级排 序。
优化分配需要基于历史数据和预测信息，制定科学的优化模型。同时，需要不断 调整和更新模型，以适应变化的需求和环境。优化分配可以在一定程度上避免资 源浪费和冲突，提高整体效益。
04 资源调配方法
内部调配
内部调配是指组织内部对资源进行重新配置和调 整的过程。
通过分析历史数据，了解资源需求的变化趋势，为未 来需求预测提供依据。
行业发展趋势
研究相关行业的发展趋势，预测未来资源需求的可能 变化。
政策法规影响
关注政策法规的调整，评估其对资源需求的影响，预 测未来需求变化。
需求评估
1 2
资源种类与数量
评估所需资源的种类和数量，确保资源的合理配 置。
资源质量要求
详细描述
资源浪费问题通常表现为过度开采、低效利用、不合理配置等，这可能导致资源的巨大浪费和环境破坏。为了解 决资源浪费问题，需要采取一系列措施，包括加强资源管理、推动科技创新、提高公众环保意识等。
基于帕累托前沿关系求解约束多目标优化问题
基于帕累托前沿关系求解约束多目标优化问题王昱博;胡成玉;龚文引【期刊名称】《系统仿真学报》【年(卷),期】2024(36)4【摘要】为解决约束多目标优化问题中的平衡约束满足与目标函数优化以及可行域复杂等挑战,提出了基于不同帕累托前沿关系的分类搜索方法。
提出一种双种群双阶段框架:进化一个辅助种群Pa和一个主种群Pm,并将进化过程分为学习阶段和搜索阶段。
学习阶段,种群Pa向UPF(unconstrained Pareto front)进行搜索,而种群Pm向CPF(constrained Pareto front)进行搜索,旨在探索UPF与CPF之间的关系;完成学习后,对不同问题的UPF与CPF关系进行分类,以指导后续搜索策略;在搜索阶段,根据不同的分类关系,调整种群Pa的搜索策略,旨在使种群Pa为种群Pm 提供更有效的辅助信息。
基于此算法框架,对不同类型约束多目标优化问题的帕累托前沿关系进行了分类,实现了对CPF更有效的搜索。
实验结果表明:所提算法与其他7种先进的约束多目标优化算法相比具有更显著的性能优势。
通过学习与利用UPF与CPF的关系,能够选择更合适的搜索策略去应对具有不同特性的约束多目标优化问题,以获得更具优势的最终解集。
【总页数】14页(P901-914)【作者】王昱博;胡成玉;龚文引【作者单位】中国地质大学计算机学院【正文语种】中文【中图分类】TP18【相关文献】1.求解电力系统多目标环境经济调度的帕累托最优MFO算法2.基于帕累托纳什均衡博弈的电网/多元家庭用户互动多目标优化算法3.基于帕累托最优的电力CPS多目标防御策略研究4.考虑全局和局部帕累托前沿的多模态多目标优化算法5.基于帕累托前沿面曲率预估的超多目标进化算法因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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两个或两个以上并发进程，如果每个进程持 有某种资源，而又等待着别的进程释放它或 它们现在保持着的资源，否则就不能向前推 进。此时，每个进程都占用了一定的资源， 但又都不能向前推进。这种现象称为死锁。
5.4.1 死锁的概念
例2：三个进程共享使用一台打印机的程序若有 一个进程少写了一个V操作。
5.4.1 死锁的概念 例3：生产者－消费者问题
当缓冲区满时，生产者仍可 顺 利 执 行 p(mutex) 操 作 ， 于 是它对缓冲区有控制权，然 后 ， 当 它 执 行 p(empty) 时 ， 由于没有空缓冲区被挂起。 能将这个生产者释放的是有 一个消费者从缓冲区中取走 一 个 产 品 ， 并 执 行 v(empty) 操作，但由于缓冲区已被生 产者占用，出现了死锁。
对资源的管理应包括以下几个方面： 1、资源管理的描述－－数据结构 2、确定资源的分配原则和调度原则 3、执行资源分配（实施） 4、存取控制和安全保护
5.1.2 资源的几种分类方法
OS对资源区分两种不同的概念
虚拟资源（逻辑资源） 物理资源（实资源） 目的 1.方便用户使用 2. 资源可动态分配，提高资源的利用率
5.3资源分配策略
几种分配策略： 1、先请求先服务（FIFO） 2、优先调度 3、针对设备特性的调度
5.4 死锁
例1：有两个进程PA和PB，它们在运行的过程 中要共享使用两个独占设备R1和R2。设SR1： 表示设备R1可用，初值为1；SR2表示设备R2 可用，两个进程并发执行的程序如下：
5.4.5 死锁的避免
银行家算法
Dijkstra E.W 于1968年提出。 该算法需要检查申请者对资源的最大需求
5.4 .4有序资源分配法
一、有序资源分配法
这种算法要求按某种规则将系统中的各类资源统 一编号（例如打印机为1、磁带机为2、磁盘为 3、等等），申请时必须以上升的次序。
系统要求申请进程： 1、对它所必须使用的而且属于同一类的所有资
源，必须一次申请完； 2、在申请不同类资源时，必须按各类设备的编
号从小到大申请。
5.2 资源分配机构
描述资源的管理和控制信息的数据结构称为资 源分配的机构 。
在教材上列出了两种： 资源描述器（RD） 资源信息块（RIB） 在实际的系统中，会根据实际需要设计相应的
数据结构。例如：进程管理主要管理的机构： PCB、就绪队列和各种等待队列。
5.3资源分配策略
5.3.1 概述
5.4 .4有序资源分配法
例如：进程PA，使用资源的顺序是R1，R2； 进程PB，使用资源的顺序是R2，R1；
若采用动态分配有可能形成环路条件，造成死锁。 采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2；
PA：申请次序应是：R1，R2 PB：申请次序应是：R1，R2 这样就破坏了环路条件，避免了死锁的发生。 讨论该分配方法缺点？
2、设备（资源）的浪费太大，有些资源在进程 运行过程中可能只有很少的时间才用到，有 的甚至不会用到，例如，一个分支语句。
5.4.4 死锁的避免
为了提高设备的利用率，应采用动态的设备分配 方法，但应设法避免发生死锁，若存在发生死锁 的可能性，则拒绝分配。
死锁避免：
是在动态分配资源的策略下采用某种算法 来避免可能发生的死锁，从而拒绝可能产 生死锁的某个资源的请求。
目的：吞吐率高（利用率），响应时间短（有求必应）
资源分配有两种方式：
静态分配：当一个进程（或程序）运行前，将它要求的
资源一次分配加该进程，直到该进程终止，释放其占用的
所有资源。这种分配方法效率太低；
动态分配：当一个进程要求使用某个（类）资源时，向
系统提出资源的请求，系统响应程序的请求将某种资源分 配给请求者，这种方法使得系统资源的利用率提高，但有 可能造成死锁。运行过程中，动态的分配、使用和释放。
条件1：难以否定，但可采用相应的技术，如 利用假脱机技术，即用可共享使用的设备模 拟非共享的设备；
条件2：容易否定，可制定相应的规则即可， 例如，当一个进程申请某资源被拒绝，则必 须释放已占用的资源，如需要再与其它所需 资源一起申请。对CPU还可进行可剥夺分配。
5.4.3 预防死锁
条件3：也是很容易否定的，只要分配策略上规定一个 进程（或程序）一次将所需资源一次申请到位。用完 后释放。可以全部用完后，统一释放，也可使用完后 立即释放，只要是一次申请到的，系统就不会出现死 锁。
条件4：通过有序资源分配法，可以破坏环路条件。
预防死锁：
采用的分配策略本身就否定了产生死锁的四个 必要条件之一，这就保证了不会发生死锁；
5.4.4 静态预防死锁
预先分配一个进程要用的所有资源是防止死锁 的一种安全而简单的方法，但设备的使用效 率太低。其缺点也是明显的：
1、一个用户（进程）在程序运行之前艰难提出 将要使用的全部设备；
5.4.2 死锁的起因
死锁产生的原因
(1) 资源竞争。 (2) 进程推进顺序不当。
5.4.2 死锁的起因
产生死锁的四个必要条件 （Coffman 1971）：
1、互斥条件 2、不可剥夺条件 3、部分分配 4、环路条件
5.4死锁，必须设法破坏产生死锁的 四个必要条件之一。
5.4.1 死锁的概念
在这两个进程并发执行时，当PA进程占有R1、 PB进程占用R2时，PA要求R2，由于PB已占R2有 而得不到，PA进程只有等待；PB申请R1，由于 PA已占有R1，而得不到，PB进程只有等待，就 出现了死等的情况。
5.4.1 死锁的概念
死锁简单的定义：
死锁就是两个或两个以上的进程等候着一个 永远不会发生的事件时所取的一种系统状态。
第五章 资源分配与调度
资源管理概述 资源分配策略 死锁
第五章 资源分配与调度
5.1.1 资源管理的目的和任务： 1、保证资源的高利用率； 2、在“合理”时间内使所有顾客有获得所需资
源的机会； 3、对不可共享的资源实施互斥使用； 4、防止由资源分配不当而引起的死锁。
5.1 资源管理概述 5.1.1 资源管理的目的和任务