操作系统—资源分配及调度
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。
操作系统中的进程调度与资源分配算法
操作系统中的进程调度与资源分配算法在操作系统中，进程调度与资源分配算法是实现多任务并发执行的关键。
进程调度算法决定了哪些进程有权利使用CPU，并且在何时和多长时间内使用；而资源分配算法则决定了如何分配和管理系统中的资源，以满足进程的需要。
本文将探讨几种常见的进程调度与资源分配算法。
一、先来先服务（First-Come, First-Served）算法先来先服务是最简单的进程调度算法之一，它按照进程到达的顺序进行调度。
具体来说，当一个进程抵达系统时，系统会为其分配CPU，并且一直运行直到该进程结束或者发生阻塞。
这种算法的优点是简单易实现，但是存在长作业等待时间长的缺点。
二、短作业优先（Shortest Job First）算法短作业优先算法是基于任务的执行时间来进行调度的。
在该算法中，系统会选择最短执行时间的进程来先运行。
这样可以最大限度地减少平均等待时间，提高系统的响应速度。
然而，此算法需要预先知道每个进程的执行时间，而且对于长作业而言，存在“饥饿”的问题。
三、最高优先级（Highest Priority）算法最高优先级算法将每个进程赋予一个优先级，CPU将会优先调度优先级最高的进程。
这种算法可以确保紧急任务或重要任务得到及时的处理，但是当优先级存在相差较大的情况下，需要小心避免低优先级任务的饥饿问题。
四、时间片轮转（Round-Robin）算法时间片轮转算法把每个进程分配一个固定的时间片，例如10毫秒，每个进程运行一段时间后就切换到下一个进程，循环进行。
这种算法公平地分配CPU时间，并且能够有效避免长作业等待时间长的问题。
但是，如果时间片设置过小，会导致进程切换过于频繁，系统开销较大。
反之，设置过大可能会影响系统的响应速度。
资源分配算法也是操作系统中至关重要的一部分，下面列举几种常见的资源分配算法。
一、固定分配（Fixed Allocation）算法固定分配算法将系统的资源按比例分配给不同的进程。
操作系统期末复习知识点
操作系统期末复习知识点操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，同时也是计算机系统的内核与基石。
以下是操作系统期末复习的一些重要知识点。
一、操作系统的概念和功能操作系统是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源为用户提供一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，在计算机与用户之间起到接口的作用。
其主要功能包括：1、进程管理：负责进程的创建、调度、终止等操作，确保进程能够合理地共享 CPU 资源。
2、内存管理：管理计算机内存的分配、回收和保护，提高内存的利用率。
3、文件管理：实现对文件的存储、检索、更新和共享等操作。
4、设备管理：对输入输出设备进行有效的分配、控制和调度。
5、提供用户接口：包括命令接口和程序接口，方便用户与计算机进行交互。
二、进程管理进程是程序的一次执行过程，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
进程的状态包括：就绪、运行、阻塞。
进程状态的转换是由操作系统根据资源的可用性和进程的需求进行控制的。
进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）、优先级调度等。
每种算法都有其特点和适用场景。
例如，先来先服务算法按照进程到达的先后顺序进行调度，简单公平，但可能导致短作业等待时间过长；短作业优先算法优先调度执行时间短的作业，能有效减少平均等待时间，但可能对长作业不利。
进程同步与互斥是多进程环境下的重要问题。
互斥是指多个进程不能同时访问同一临界资源，同步则是指多个进程在执行顺序上存在依赖关系。
实现进程同步与互斥的方法有信号量机制、管程等。
三、内存管理内存管理的主要任务是为程序分配内存空间，并保证内存的高效利用和保护。
内存分配方式有连续分配和离散分配。
连续分配包括单一连续分配和分区分配，离散分配则有分页存储管理、分段存储管理和段页式存储管理。
分页存储管理将内存空间划分为固定大小的页面，分段存储管理则按照程序的逻辑结构将其划分为不同的段，段页式存储管理结合了分页和分段的优点。
计算机操作系统中的进程管理和资源分配
计算机操作系统中的进程管理和资源分配计算机操作系统是计算机系统的核心组件之一，负责管理和控制计算机的各种资源，以及协调和执行用户程序。
在操作系统中，进程管理和资源分配是非常重要的功能模块，它们决定了计算机系统的性能和资源利用率。
本文将深入探讨计算机操作系统中的进程管理和资源分配的原理和方法。
一、进程管理进程是计算机执行中的一个程序实例，是操作系统进行任务调度和资源分配的基本单位。
进程管理主要包括进程的创建、撤销、调度和通信等功能。
1. 进程的创建进程的创建是指通过操作系统的调度机制，实现新进程的产生。
创建进程的方式主要有两种：静态创建和动态创建。
静态创建是在系统启动时预先定义好进程模板，然后通过复制模板来创建新进程。
而动态创建是在系统运行时，根据用户的请求动态生成新进程。
2. 进程的撤销进程的撤销是指在进程执行完毕或出现错误时，将进程从系统中清除。
撤销进程时，操作系统需要回收进程所占用的资源，并释放相关的系统数据结构。
撤销进程的方式一般有两种：正常撤销和非正常撤销。
正常撤销是进程执行完毕后自然结束的一种方式，而非正常撤销则是由于进程运行错误或系统故障等原因导致进程提前终止。
3. 进程的调度进程调度是指操作系统根据一定的策略，选择合适的进程执行。
常见的进程调度算法有先来先服务调度（FCFS）、短作业优先调度（SJF）、时间片轮转调度（RR）等。
不同的调度算法会对进程执行顺序产生影响，从而影响系统的响应时间和吞吐量。
4. 进程的通信进程通信是指不同进程之间进行数据交换和信息传递的过程。
进程通信可以通过共享内存、消息传递、管道等方式实现。
通过进程通信，不同的进程可以相互协作，共同完成复杂的任务。
二、资源分配资源分配是计算机操作系统中一个重要的功能模块，它负责将计算机的各种资源按照一定的策略分配给各个进程，以满足进程的需求。
1. 资源管理操作系统需要管理各种资源，包括处理器、内存、硬盘、IO设备等。
资源管理的目标是保证资源的高效利用和公平分配。
资源分配与调度分析
占用r1
v(s1)；
v(s1)；
v(s2)；
v(s2)；
v(s1)；
16
资源分配与调度——死锁
什么是死锁
在两个或多个并发进程中，如果每个进程持有某种 资源而又都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，称这一组 进程产生了死锁。
2. 死锁的起因和条件
表头
先
按请求的先后次序 按自然顺序排列的队列
后
9
资源分配与调度——资源分配机构和策略 优先调度
对每一个进程指定一个优先级；
每一个新产生的请求，按其优先级的高低插到相应
的位置；
当资源可用时，取队首元素，并满足其需要。 排序原则：按优先级的高低排序。
表头
高 按按优先级的高低排序 按优先级高低排列的就绪队列
总是选取与当前移动臂前进方向上最近的那个I/O请
求，使移臂距离最短。
对磁盘访问的5个请求应作如下调度
柱面号 盘面号 块号 2 7 7
5
5 5
2
3 3
1
8 5
40
6
3
12
资源分配与调度——资源分配机构和策略 针对设备特性的调度策略 旋转调度 总是选取与当前读写头最近的那个I/O请求，使旋转圈 数最少。 对磁盘访问的5个请求应作如下调度
存取控制和安全保护
对资源的存取进行控制并对资源实施安全保护措施。
2
资源分配与调度——资源管理概述
2. 资源资源的静态分配和动态分配
资源的静态分配
系统对作业一级采用资源静态分配方法。
系统在调度作业时，根据作业所需资源进行分配；并在作 业运行完毕 时，收回所分配的全部资源。这种分配通常称 为资源的静态分配。 资源的动态分配
资源分配与调度
资源分配与调度资源管理概述资源管理的⽬的和任务保证资源的⾼利⽤率；在合理时间内使所有顾客有获得所需资源的机会；对不可共享的资源实施互斥使⽤；防⽌由资源分配不当⽽引起的死锁。
资源管理功能资源数据结构的描述：包含资源的物理名、逻辑名、类型、地址、分配状态等信息。
确定资源的分配原则（调度原则）：决定资源应分给谁，何时分配，分配多少等问题。
实施资源分配：执⾏资源分配；资源回收⼯作。
存取控制和安全保护：对资源的存取进⾏控制并对资源实施安全保护措施。
资源的静态分配和动态分配资源的静态分配：系统对作业⼀级采⽤资源静态分配⽅法。
系统在调度作业时，根据作业所需资源进⾏分配；并在作业运⾏完毕时，收回所分配的全部资源。
这种分配通常称为资源的静态分配。
资源的动态分配：资源对程序⼀级采⽤资源动态分配⽅法。
系统在进程运⾏中，根据进程提出的资源需求，进⾏资源的动态分配和回收。
这种分配通常称为资源的动态分配。
虚拟资源操作系统对资源区分两种不同的概念：1.物理资源（实资源）；2.虚拟资源（逻辑资源）：某些物理资源有限，采⽤其它物理资源改造成该类资源使⽤。
⽬的：1.⽅便⽤户使⽤；2.资源可动态分配，提⾼资源利⽤率。
计算机系统中的物理资源与虚拟资源分析资源类别物理资源虚拟（逻辑）映射处理机CPU进程进程调度存储器主存虚存（程序地址空间）地址映射设备外部设备逻辑设备 虚拟设备设备分配 动态映射信息⽂件物理结构⽂件逻辑结构磁盘空间分配⽂件⽬录查找资源分配机构和策略资源分配的机构资源描述器定义：描述各类资源的最⼩分配单位的数据结构称为资源描述器 rd。
如：主存分区分配⽅法中，最⼩分配单位为主存分区。
内容：资源名、资源类型、最⼩分配单位的⼤⼩、地址、分配标志、描述器链接信息、存取权限、密级、存取时间。
资源信息块定义：描述某类资源的请求者、可⽤资源和该类资源分配程序等必要信息的数据结构。
内容：资源信息块⽰例资源分配策略常⽤的资源分配策略先请求先服务：每⼀个新产⽣的请求均排在队尾；当资源可⽤时，取队⾸元素，并满⾜其需要。
操作系统的资源管理
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5.2.7 避免死锁
死锁的避免是动态的预防措施,系统允许进程动 态地申请资源,如果措施得当,可以使系统获得较 为满意的系统性能.
具体的办法是:系统为进程分配资源之前,首先对 系统的安全性进行计算,如果为进程分配了所需 资源后,系统仍处于安全状态,那么就把资源分配 给该进程,反之则不为该进程分配资源.
该方法的优点和缺点如下：
①简单、安全、易于实现。
②程序在运行之前很难提出将要使用的全部设备。
③直到所有资源满足才能运行，实际上某些资源可 能要到运行后期才会用到。
④一个进程运行期间，对某些设备的使用时间很短 ，甚至不会用到。
⑤作业的周转时间被加长,系统资源的使用率被降低
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4、条件4（环路条件）
银行家算法:该问题是研究一个银行家如何将其 总数一定的现金,安全的借给若干个顾客,使这些 顾客既能满足对资金的要求又能完成其交易,也 使银行家可以收回自己的资金不至于破产.
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一、系统的安全状态和不安全状态
安全状态:是指系统能按某种进程推进顺序 (p1,p2,…pn),来为每个进程分配其所需资源, 直至最大需求,使每个进程都能顺利完成其任 务.只要系统存在这样的安全序列 <p1,p2,…pn>,则系统处于安全状态.
设Requesti（r1,r2,…rm)是进程Pi的请求向量。如果 Requesti[ j]＝k，表示进程Pi只需要k个Rj类型的资源。 当Pi发出资源请求后，系统按下述步骤进行检查：
①如果Requesti<=Needi，则执行步骤②；否则，认 为出错，因为它所需要的资源数已超过它所宣布的最大 值。
操作系统概念(第九版)答案
操作系统概念(第九版)答案简介《操作系统概念(第九版)答案》是一本针对《操作系统概念(第九版)》教材的答案集合。
本文档旨在提供读者对操作系统相关概念的理解和应用基础。
目录1.引论2.进程管理3.处理机调度4.进程同步5.死锁6.内存管理7.虚拟内存8.文件系统9.输入与输出10.磁盘存储管理11.安全性和保护12.分布式系统13.多媒体操作系统14.实时系统第一章引论本章的目标是介绍操作系统的概念和功能，包括定义了什么是操作系统、操作系统的历史和发展、操作系统的分类以及操作系统的基本组成部分。
问题1：操作系统是什么？答案：操作系统是一个管理计算机硬件和软件资源的软件系统。
它为用户提供一个在硬件和软件之间进行交互的接口，同时协调和控制计算机的各个组件，以实现有效和可靠的计算机操作。
问题2：操作系统的历史和发展？答案：操作系统的历史可以追溯到大约20世纪50年代，当时计算机的使用范围相对较小，操作系统也比较简单。
随着计算机技术的发展，操作系统逐渐变得复杂而且功能强大。
在20世纪60年代，随着多道程序设计的发展，操作系统开始支持同时运行多个程序。
这就导致了对资源的合理分配和进程调度的需求。
同时，操作系统的文件系统和输入输出功能也得到了改进和扩展。
在20世纪70年代，个人计算机的出现使得操作系统变得更加普及。
同时，分时操作系统和分布式操作系统的概念也开始出现。
到了20世纪80年代和90年代，图形用户界面(GUI)的引入和互联网的普及使得操作系统更加用户友好和功能丰富。
现在，操作系统已经成为计算机系统中不可或缺的一部分，为计算机用户提供各种功能和服务。
问题3：操作系统的分类有哪些？答案：操作系统可以根据不同的标准进行分类。
以下是国际上常用的操作系统分类方法：1.目标计算机系统：大型机操作系统、小型机操作系统、微型机操作系统、嵌入式系统操作系统。
2.处理方式：批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。
3.用户数量：单用户操作系统、多用户操作系统。
操作系统-资源分配与调度
p2
R1
R2
申请1
申请2
申请1
申请2
p1
p2
R1
R2
分配
申请
申请
分配
导致死锁
不导致死锁
5.4 死锁
5.4 死锁
检测死锁并恢复
01
静态预防死锁
02
有序的分配资源
03
忽略死锁（鸵鸟算法）
04
小结：处理死锁的四种策略
银行家算法（避免死锁）
当进程申请一组资源时，需要检查申请者对资源的最大需求量，如果系统现存的各类资源的数量满足当前它对各类资源的最大需求量时，则满足其申请； 否则，进程必须等待，直到其他进程释放足够的资源为止。 即：仅当申请者可以在一定时间内无条件的归还它所申请的全部资源时，才进行资源分配。
5.4 死锁
5.4.1 死锁的概念 例3：设系统只有一台打印机(R1)，和一台光标记阅读机(R2) ，由进程p1、p2 共享。用信号灯的P、V操作，控制资源的申请和释放。其信号灯的设置为： s1：表示R1是否可用，初值为1。 s2：表示R2是否可用，初值为1。
进 程 P1 进 程 P2 p(s1) ；申请R1 p(s2)；申请R2 p(s2) ；又申请R2 p(s1)；又申请R1 ．．． ．．． v(s1) ；释放R1 v(s2)；释放R2 ．．． ．．． v(s2) ；释放R2 v(s1)；释放R1
5.4 死锁
分配
R1
申请
死锁的起因 例：对打印机（R1）-输出机（R2）死锁问题的解释 p2 分配
5.4.2 死锁的起因 死锁的必要条件： 互斥条件：涉及的资源为临界资源 部分分配：进程每次仅申请所需资源的一部分，在占有资源以后，还会继续申请新的资源，只有不满足才等待。 不剥夺条件：进程占有的资源，不能被其他进程强行剥夺 环路条件：在进程与资源有向图中，存在有向环。 只要其中一条不成立，死锁就不会发生
操作系统选择题带答案
•操作系统选择题1、操作系统是一种A2系统软件,它负责为用户和用户程序完成所有B2与硬件相关并与应用无关的工作,C4高级程序设计语言的编译不是操作系统关心的主要问题;2、用户在程序设计过程中,可通过A3系统调用获得操作系统的服务;3、在OS中采用多道程序设计技术,能有效地提高CPU、内存和IO设备的A4利用率,为实现多道程序设计需要有B1更大的内存;4、推动批处理系统形成和发展的主要动力是A2提高系统资源利用率,推动分时系统形成和发展的动力是B3方便用户,推动微机OS发展的主要动力是C2计算机硬件的不断更新换代;5、在设计分时操作系统时,首先要考虑的是A2交互性和响应时间；在设计批处理操作系统时,首先要考虑的是B3周转时间和系统吞吐量；在设计实时操作系统时,首先要考虑的是C4实时性和可靠性;6、分时系统的响应时间及时性主要是根据A4用户所能接受的等待时间确定的,而实时系统的响应时间则是由B5控制对象所能接受的时延确定的;7、分时系统和实时系统都具有交互性,实时系统的交互性允许用户访问A2专用服务程序；分时系统的交互性允许用户请求系统提供B4多方面的服务;8、实时操作系统必须在A3规定时间内处理完来自外部的事件,B2资源利用率不是设计实时系统主要追求的目标;9、采用A4微内核结构时,将OS分成用于实现OS最基本功能的内核和提供各种服务的服务器两个部分；通常,下列模块中必须包含在操作系统内核中的是B2中断处理模块;10、与早期的OS相比,采用微内核结构的OS具有很多优点,但这些优点不包含A2提高了OS的运行效率;11、从静态-的角度看,进程是由A5程序段、B6数据段、C2PCB三部分组成的,其中C2PCB是进程存在的唯一标志;当几个进程共享A5程序段时,A5程序段应当是可重入代码;12、正在等待他人释放临界资源的进程处于A2阻塞状态,已分配到除CPU外的所有资源的进程处于B3就绪状态,已获得CPU的进程处于C4执行状态;13、下列进程状态转换中,绝对不可能发生的状态转换是A3就绪→阻塞；一般不会发生的状态转换是B5阻塞→执行;14、为使进程由活动就绪转变为静止就绪,应利用A2suspend原语；为使进程由执行状态转变为阻塞状态,应利用B4block原语：为使进程由静止就绪变为活动就绪,应利用C3active原语；从阻塞状态变为就绪状态应利用D5wakeup原语;15、在将CPU的执行状态分为用户态和核心态的系统中,应该在核心态下执行的指令依次为A1屏蔽所有中断、B3设置时钟的值和C5停机,而从用户状态转换到系统状态是通过D3访管指令或中断实现的;17、对于记录型信号量,在执行一次wait操作时,信号量的值应当A3减1,当其值为B2小于0时,进程应阻塞;在执行signal操作时,信号量的值应当为C2加1,当其值为D4小于等于0时,应唤醒阻塞队列中的进程;18、设有10个进程共享一个互斥段,如果最多允许有1个进程进入互斥段,则所采用的互斥信号量初值应设置为A31,而该信号量的取值范围为B31~-9；如果最多允许有3个进程同时进入互斥段,则所采用的互斥信号量初值应设置为C23;19、在生产者——消费者问题中,应设置互斥信号量mutex、资源信号量full和e mpty;它们的初值应分别是A21、B10、C5+n;20、在引入线程的操作系统中,资源分配和调度的基本单位是A2进程,CPU调度和分配的基本单位是B3线程;21、在三种基本类型的操作系统中,都设置了A3进程调度,在批处理系统中还应设置B2作业调度：在分时系统中除了A3进程调度以外,通常还设置了C4中级调度,在多处理机系统中则还需设置D5多处理机调度;22、在面向用户的调度准则中,A3截止时间的保证是选择实时调度算法的重要准则,B1响应时间快是选择分时系统中进程调度算法的重要准则,C2平均周转时间短是批处理系统中选择作业调度算法的重要准则,而D4优先权高的作业能获得优先服务准则则是为了照顾紧急作业用户的要求而设置的;23、作业调度是从处于A3后备状态的队列中选取作业投入运行,B2周转时间是指作业进入系统到作业完成所经过的时间间隔,C4时间片轮转算法不适合作业调度;24、下列算法中,A3FCFS调度算法只能采用非抢占调度方式,B2时间片轮转法只能采用抢占调度方式,而其余的算法既可采用抢占方式,也可采用非抢占方式;25、我们如果为每一个作业只建立一个进程,则为了照顾短作业用户,应采用A2短作业优先；为照顾紧急作业的用户,应采用B5基于优先权的剥夺调度算法；为能实现人机交互作用应采用C3时间片轮转法；为了兼顾短作业和长时间等待的作业,应采用D6高响应比优先；为了使短作业、长作业及交互作业用户都比较满意,应采用E4多级反馈队列调度算法；为了使作业的平均周转时间最短,应采用F2短作业优先算法;26、支持多道程序设计的操作系统,在运行过程中不断地选择新进程运行来实现CPU的共享,但其中A4有新进程进入就绪队列不是引起操作系统选择新进程的直接原因;27、假设就绪队列中有10个进程,以时间片轮转方式进行进程调度,时间片大小为300ms,CPU进行进程切换要花费10ms,则系统开销所占的比率约为A2％3；若就绪队列中进程个数增加到20个,其余条件不变,则系统开销所占的比率将为B3不变;28、设m为同类资源R的数目,n为系统中的并发进程数;当n个进程共享m个互斥资源R时,每个进程对R的最大需求是w；则下列情况会出现死锁的是A4m=4, n=2,w=3;29、下述解决死锁的方法中,属于死锁预防策略的是A2资源有序分配法,属于死锁避免策略的是B1银行家算法;30、现代操作系统中,提高内存利用率主要是通过A4虚拟存储器功能实现的,而使每道程序能在不受干扰的环境下运行,主要是通过B2内存保护功能实现的;31、静态重定位是在作业的A2装入过程中进行的,动态重定位是在作业B4执行过程中进行的;32、静态链接是在A5装入程序之前进行的,而动态链接是在B2装入某段程序时或C3调用某段程序时进行的,其中在C3调用某段程序时进行链接可使得内存利用率最高；适用于动态链接的存储方式是D1分段存储管理;33、由连续分配方式发展为分页存储管理方式的主要推动力是A1提高内存利用率；由分页系统发展为分段系统,进而又发展为段页式系统的主要动力是B3满足用户需要和C5既满足用户要求,又提高内存利用率;34、在动态分区式内存管理中,倾向于优先使用低址部分空闲区的算法是A3首次适应算法；能使内存空间中空闲区分布较均匀的算法是B4循环首次适应算法；每次分配时,把既能满足要求,又是最小的空闲区分配给进程的算法是C1最佳适应算法;35、在首次适应算法中,要求空闲分区按A1空闲区起始地址递增的顺序形成空闲分区链；在最佳适应算法中是按B3空闲区大小递增的顺序形成空闲分区链；最坏适应算法是按C4空闲区大小递减的顺序形成空闲链;36、在回收内存时可能出现下述三种情况：1释放区与插入点前一分区Pl相邻接,此时应A3以P1分区的表项为新表项,但修改新表项的大小；2释放区与插入点后一分区F2相邻接,此时应B4以F2分区的表项作为新表项,同时修改新表项的大小和始址；3释放区不与n和F2相邻接,此的应C1为回收区建立一分区表项,填上分区的大小和始址;37、对外存对换区的管理应以A4提高换入换出速度为主要目标,对外存文件区的管理应以B2提高存储空间的利用率为主要目标;38、虚拟存储器最基本的特征是A2多次性：该特征主要是基于B5局部性原理；实现虚拟存储器最关键的技术是C3请求调页段;39、一个计算机系统的虚拟存储器的最大容量是由A5计算机的地址结构确定的,其实际容量是由B4内存和硬盘容量之和确定的;40、在请求分页系统的页表中增加了若干项,其中状态位供A3程序访问参考；修改位供B4换出页面参考；访问位供C2置换算法参考：外存始址供D5调入页面参考;41、在请求调页系统中,若逻辑地址中的页号超过页表控制寄存器中的页表长度,则会引起A3越界中断；否则,若所需的页不在内存中,则会引起B4缺页中断;42、在请求调页系统中有着多种置换算法；1选择最先进入内存的页面予以淘汰的算法称为A1FIFO算法；2选择在以后不再使用的页面予以淘汰的算法称为B2 OPT算法；3选择自上次访问以来所经历时间最长的页面予以淘汰的算法称为C3L RU算法；4选择自某时刻开始以来访问次数最少的页面予以淘汰的算法称为D5LF U算法;43、在请求调页系统中,通常页面的大小与可能产生的缺页中断次数A2成反比；如果采用FIFO页面置换算法,则当分配的页面数增加时,缺页中断的次数会B4可能增加也可能减少;44、在环保护机构中,操作系统应处于A1最高特权环内,一般应用程序应处于B4最低特权环内,并应遵循下述规则：1一个程序可以访问驻留在C4相同和较低特权环中的数据；2一个程序可以调用驻留在D5相同和较高特权环中的服务;。
操作系统—资源分配与调度
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5.3 资源分配策略
• 5.3.3 优先调度：系统对每个进程(或作业)，都指定一个优先级 以反映请求资源的紧迫程度
• 排序原则：按优先级的高低排序。即：新产生的请求，按其优先 级的高低插入到队列中相应的位置。
• 优点：系统可进行干预，以优化资源的使用方式
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5.2 资源分配机制
• 5.2.1 资源描述器（resource descriptor ，RD ） • 资源描述器（表5.1，p121）：描述资源的数据结构。
操作系统通过这些数据结构而感知到资源的存在，并 对资源进行管理。 • 最小分配单位：某一类资源根据需要划分为不可再分 割的基本分配单位。一个最小分配单位通过一个资源 描述器加以描述。
4
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 资源管理的任务 1. 资源数据结构的描述 2. 确定资源的分配原则和调度原则 3. 执行资源分配 4. 存储控制和安全保护
5.
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5
5.1 资源管理概述
• 5.1.2 资源的分类方法（p120） • 物理资源与程序资源 • 单一访问入口资源和多访问入口的资源 • 等同资源 • 虚拟资源
第五章 资源分配与调度
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1
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 什么是资源？ • 资源包括硬件资源和软件资源。是指执
行一个用户程序所需要的全部硬件设备、 软件设施和数据。
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2
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 什么是资源管理？ • 根据不同资源的不同特点，按用户要求
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
操作系统中的系统资源分配与任务调度算法比较
操作系统中的系统资源分配与任务调度算法比较操作系统中的系统资源分配与任务调度算法是操作系统中最重要的部分之一，它们决定了系统的运行效率和性能。
在操作系统中，系统资源分配和任务调度算法的设计是为了优化系统的资源利用和任务执行效率。
首先，让我们来看系统资源分配。
在操作系统中，系统资源包括处理器、内存、外设等。
资源分配的主要目标是有效地管理这些资源，确保系统能够高效地运行。
常见的资源分配算法包括静态分配和动态分配两种方式。
静态资源分配算法是在系统启动时就确定每个任务所需要的资源，并在系统运行过程中不再改变。
这种方式简单高效，但会导致资源利用率较低。
动态资源分配算法则根据系统运行时的情况动态地分配资源，以提高资源利用率和任务执行效率。
常见的动态资源分配算法包括优先级调度、轮转调度和最短作业优先调度等。
其次，让我们来看任务调度算法。
任务调度是将系统中的任务按照一定的规则分配给处理器执行的过程。
任务调度算法的设计影响着系统的响应速度和吞吐量。
常见的任务调度算法包括先来先服务调度、最短作业优先调度、高优先级优先调度等。
先来先服务调度算法是一种简单而常用的算法，它将任务按照到达时间的顺序进行调度。
虽然这种算法简单易实现，但会导致平均等待时间较长。
最短作业优先调度算法则是优先执行执行时间最短的任务，以减少平均等待时间。
高优先级优先调度算法则是根据任务的优先级来进行调度，以保证高优先级任务能够优先执行。
综上所述，系统资源分配与任务调度算法在操作系统中是非常重要的部分。
合理设计资源分配算法和任务调度算法可以提高系统的性能和效率。
在实际应用中，需要根据系统的特点和需求来选择适合的资源分配和任务调度算法，以达到最佳的系统运行效果。
操作系统中的进程调度与资源分配
操作系统中的进程调度与资源分配在操作系统中，进程调度和资源分配是两个关键的概念。
进程调度是指操作系统如何管理和安排进程的执行顺序，以优化系统的性能和响应时间。
而资源分配则是指操作系统如何管理和分配系统中的物理和逻辑资源，以满足进程的需求。
进程调度是操作系统的核心功能之一，它决定了在多个进程同时运行的情况下，操作系统如何决策分配CPU的时间和资源。
常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）等。
先来先服务（FCFS）是最简单的进程调度算法。
它按照进程到达的顺序进行调度，即先到达的进程先执行。
这种算法简单直观，但可能导致长作业等待时间过长，影响系统的响应时间。
短作业优先（SJF）算法则根据进程的执行时间长度进行调度。
执行时间短的进程先执行，这样可以减少平均等待时间，提高系统的吞吐量。
然而，SJF算法需要预测每个进程的执行时间，这在实际中往往是困难的。
时间片轮转（RR）算法是一种循环调度算法。
所有进程按照到达顺序排列在一个队列中，每个进程被分配一个时间片来执行。
当时间片用完时，进程被暂停并放入队列的末尾，等待下一次调度。
RR算法可以平衡长作业和短作业的执行顺序，提供公平的资源分配。
除了进程调度，操作系统还负责管理和分配资源给进程。
常见的资源包括CPU、内存、硬盘和网络等。
资源分配需要考虑资源的可用性和进程的优先级等因素。
CPU资源分配通常采用抢占式调度，即根据进程的优先级和时间片等要素，决定哪个进程可以获得CPU的使用权。
内存资源分配则通过页面置换算法来管理，比如最佳置换算法（OPT）和最近未使用算法（LRU）等。
硬盘和网络资源的分配则需要考虑磁盘调度和网络调度。
磁盘调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）和扫描算法（SCAN）等。
网络调度算法则根据网络拥塞程度和优先级来分配带宽和网络资源。
综上所述，操作系统中的进程调度和资源分配是确保整个系统高效运行的关键。
操作系统中的多任务处理与资源分配
操作系统中的多任务处理与资源分配在计算机科学中，操作系统是一种关键的软件系统，它负责管理计算机的硬件和软件资源，以便能够高效地执行用户任务。
操作系统的两个重要概念是多任务处理和资源分配。
本文将探讨操作系统中的多任务处理和资源分配的原理与方法，以及其对计算机性能和用户体验的重要性。
一、多任务处理的原理与方法多任务处理是指在同一台计算机上同时运行多个任务。
它可以通过并发执行、时间片轮转和优先级调度等方法来实现。
并发执行是指多个任务同时进行，每个任务分配一个时间片的时间来执行，轮流切换执行的任务，从而实现多任务同时进行的效果。
时间片轮转是一种分时处理方法，它将任务划分为固定长度的时间片，并按照一定顺序进行轮流切换执行。
优先级调度是根据任务的优先级来分配CPU时间，在任务优先级相同时，采用轮流执行的方式。
多任务处理的目标是提高计算机的利用率和响应速度，使多个任务可以高效地共享系统资源。
它可以实现多用户同时访问系统、多程序同时运行以及后台任务的同时执行。
多任务处理对于提高计算机的实时性、可靠性和安全性也非常重要。
二、资源分配的原理与方法操作系统的资源分配是指合理地分配系统中的各种资源，如CPU、内存、磁盘和网络等，以满足不同任务对资源的需求。
资源分配的原则是公平、高效、优先和动态。
公平原则是指对系统中的任务进行公平分配，使每个任务都能够获得合理的资源份额。
高效原则是指通过优化和提高资源利用率，使系统能够更快速地完成任务。
优先原则是指对于一些紧急或重要的任务，可以通过提高其优先级来保证其获得更多的资源。
动态原则是指根据系统负载和任务需求的变化，动态地调整资源的分配。
资源分配可以通过静态分配和动态分配两种方式来实现。
静态分配是指在系统启动或任务创建时，分配一定数量的资源给每个任务使用。
它的优点是简单可控，但资源利用率不高。
动态分配是指根据任务的需求，动态调整资源的分配。
它的优点是能够更好地适应系统变化和任务需求，提高资源利用率。
操作系统(第四版)期末复习总结
操作系统（第四版）期末复习总结第一章操作系统引论1、操作系统是什么？操作系统为用户完成所有“硬件相关，应用无关“的工作，以给用户方便、高效、安全的使用环境1.1、定义：操作系统是一个大型的程序系统，它负责计算机的全部软、硬件资源的分配、调度工作，控制并协调多个任务的活动，实现信息的存取和保护。
它提供用户接口，使用户获得良好的工作环境。
1.2、目标（1）、方便性：配置OS后计算机系统更容易使用（2）、有效性：改善资源利用率；提高系统吞吐量（3）、可扩充性：OSde结构（如层次化的结构：无结构发展->模快化结构->层次化结构->微内核结构）（4）、开放性：OS遵循世界标准范围。
1.3、作用：（1）、OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（API／CUI／GUI）即：OS处于用户与计算机硬件系统之间，用户通过OS来使用计算机系统。
（２）、OS是计算机系统资源的管理者（处理机、存储器、I/O设备、文件）处理机管理是用于分配和控制处理机存储器管理是负责内存的分配与回收I/O设备管理是负责I/O设备的分配（回收）与操纵文件管理是用于实现文件的存取、共享和保护（3）、OS实现了对计算机资源的抽象（OS是扩充机/虚拟机）2、操作系统的发展过程2.1、未配置操作系统的计算机系统（40年代手工操作阶段）（1）、人工操作方式：用户独占全机，资源空闲浪费。
缺点：手工装卸、人工判断、手工修改与调试内存指令等造成CPU空闲；提前完成造成剩余预约时间内的CPU完全空闲；I/O设备的慢速与CPU的速度不匹配造成的CPU空闲等待时间（2）、脱机输入输出（Off-Line I/O）方式。
优点：减少了CPU的空闲时间提高了I/O速度2.2、单道批处理系统（50年代）（1）、解决问题：单道批处理系统是在解决人机矛盾和CPU与I/O设备速度不匹配矛盾的过程中形成的。
批处理系统旨在提高系统资源的利用率和系统的吞吐量。
（但单道批处理系统仍不能充分利用资源，故现在已很少用）单道批处理分为：联机批处理、脱机批处理联机批处理：CPU直接控制作业输入输出脱机批处理：由外围机控制作业输入输出（2）、缺点：系统资源利用率低（因为内存中只存在一道程序，I/O请求成功前CPU都处于空闲状态）（3）、特征自动性。
操作系统的资源分配和管理
操作系统的资源分配和管理操作系统是计算机系统中的核心软件，其主要功能之一就是对计算机的各种资源进行有效地分配和管理。
操作系统通过合理的调度和分配，确保计算机系统能够高效地运行，并保证各个应用程序得到公平的资源竞争机会。
本文将从进程管理、内存管理和文件系统管理三个方面介绍操作系统资源分配和管理的重要性和具体实现。
一、进程管理进程是指计算机正在执行的程序，它是操作系统中最基本的资源单位。
为了提高计算机的利用率和响应性能，操作系统需要对进程进行管理。
进程管理主要包括进程的创建和终止、进程的调度和切换以及进程间的通信和同步等。
首先，进程的创建和终止是操作系统资源分配和管理的重要环节。
操作系统需要提供创建进程的接口，同时为每个进程分配所需的资源，如内存空间、文件描述符等。
而进程的终止也需要操作系统回收已分配的资源，确保资源能够得到充分利用。
其次，进程的调度和切换是操作系统保证系统高效运行的关键。
操作系统通过调度算法，根据进程的优先级、时间片等因素，合理地决定进程的执行顺序。
并且，当时间片用完或者发生中断时，操作系统需要及时进行进程切换，确保所有进程都能够得到公平的CPU时间。
最后，进程间的通信和同步是多个进程之间相互协作的重要手段。
操作系统提供了各种进程间通信的方式，如管道、消息队列、共享内存等。
同时，为了保证多个进程之间的数据访问安全，操作系统还提供了各种同步机制，如互斥锁、信号量等。
二、内存管理内存是计算机中存储数据和程序的重要资源，操作系统需要合理地对内存进行管理，以提高系统的整体性能和可用性。
内存管理主要包括内存的分配和回收、内存的保护和共享以及虚拟内存的实现等。
首先，内存的分配和回收是操作系统进行资源分配和管理不可或缺的一环。
操作系统需要根据进程的要求，将内存划分成多个块，并为每个进程分配所需的内存块。
同时，在进程终止时，操作系统需要回收已分配的内存，以便其他进程继续使用。
其次，内存的保护和共享是操作系统确保系统安全和提高资源利用率的重要手段。
操作系统资源的分配方式
操作系统资源的分配方式操作系统是计算机系统中的核心软件，负责管理和分配计算机的各种资源。
其中，资源的分配方式是操作系统的重要功能之一，它决定了计算机系统的性能和效率。
本文将介绍几种常见的操作系统资源分配方式，包括进程调度、内存管理、文件系统和设备管理。
一、进程调度进程调度是操作系统中最基本的资源分配方式之一。
在多任务操作系统中，存在多个进程同时运行，操作系统需要合理地调度这些进程，使得它们能够充分利用CPU资源，并且能够按照一定的优先级顺序执行。
常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、轮转调度（RR）等，每种算法都有不同的优缺点，可以根据实际应用场景选择合适的调度算法。
二、内存管理内存管理是操作系统中另一个重要的资源分配方式。
操作系统需要将有限的内存空间分配给不同的进程，并且能够合理地管理内存的使用。
常见的内存管理技术包括分区管理、分页管理和分段管理等。
分区管理将内存划分为若干个固定大小的区域，每个区域可以分配给一个进程；分页管理将内存划分为固定大小的页框，并将进程的地址空间划分为若干个固定大小的页面；分段管理将进程的地址空间划分为若干个逻辑段，每个段的大小可以不同。
这些内存管理技术各有优劣，可以根据实际需求选择适合的方式。
三、文件系统文件系统是操作系统中负责管理和分配存储空间的资源分配方式。
操作系统需要将存储设备的空间划分为若干个文件，并为每个文件分配一个唯一的标识符，以便于文件的访问和管理。
常见的文件系统包括FAT、NTFS、EXT等，每种文件系统都有不同的特点和适用场景。
文件系统还需要实现文件的读取、写入、删除等基本操作，以及文件的权限管理、磁盘空间的管理等高级功能。
四、设备管理设备管理是操作系统中用于管理和分配计算机设备资源的方式。
操作系统需要管理各种设备，包括硬盘、打印机、网络接口等，并且能够合理地分配这些设备资源。
设备管理涉及到设备的分配、请求和释放，以及设备的驱动程序开发和设备的错误处理等。
操作系统的计算资源调度
操作系统的计算资源调度在操作系统中，计算资源调度是至关重要的一项任务。
计算资源包括CPU、内存、磁盘、网络等硬件资源，调度的目的是合理地分配这些资源，以提高系统的整体性能和效率。
CPU资源调度是操作系统中最为常见和重要的调度任务之一。
在计算资源有限的情况下，多个进程需要共享CPU资源，而操作系统需要根据一定的调度算法来合理地分配CPU时间片，以确保各个进程能够得到公平的执行机会。
常见的CPU 调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转调度等。
内存资源调度也是操作系统中的重要任务之一。
在多道程序设计环境下，多个进程需要同时驻留在内存中并共享内存资源。
因此，操作系统需要动态地管理内存空间，包括内存的分配、回收、置换等操作。
常见的内存调度算法包括首次适应算法、最佳适应算法、最坏适应算法等。
此外，磁盘资源调度也是操作系统中不可忽视的任务。
磁盘I/O操作是系统中频繁发生的操作，而磁盘资源有限，且磁盘的读写速度相对较慢。
因此，操作系统需要设计合适的磁盘调度算法，来减少磁盘的寻道时间和旋转时间，提高磁盘I/O 的效率。
常见的磁盘调度算法包括先来先服务（FCFS）、最短寻道时间优先（SSTF）、扫描算法、循环扫描算法等。
此外，网络资源调度也是操作系统中的一项重要任务。
在现代计算机系统中，多个进程之间通常需要通过网络进行通信，而网络带宽是有限的。
因此，操作系统需要合理地调度网络资源，以保证各个进程之间的通信能够顺利进行。
常见的网络调度算法包括公平队列调度（FQ）、最短剩余路径（SRT）、随机早期检测（RED）等。
总的来说，计算资源调度是操作系统中非常重要的一个任务，它直接影响到系统的性能和效率。
合理地调度计算资源可以提高系统的整体性能，确保系统能够高效地运行。
操作系统需要根据不同的硬件资源特点和应用场景，选择合适的调度策略和算法，以实现最佳的资源分配效果。
通过不断优化计算资源的调度策略，可以提高操作系统的稳定性、安全性和性能，从而满足用户对系统性能的不断提升的需求。
操作系统的进程调度与资源管理
操作系统的进程调度与资源管理操作系统是计算机系统中最为重要的软件之一，它负责管理和调度计算机中的进程以及分配和管理系统资源。
进程调度和资源管理是操作系统中两个核心的功能，对于系统的性能和效率有着重要的影响。
本文将深入探讨操作系统的进程调度与资源管理。
一、进程调度进程调度是指操作系统根据一定的策略从就绪队列中选择一个进程，并将CPU的控制权转交给选定的进程。
常见的进程调度算法有先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、轮转法、优先级调度以及多级队列调度等。
1. 先来先服务（FCFS）先来先服务是最简单的调度算法，即按照进程到达的顺序进行调度。
当一个进程结束后，才会调度下一个进程执行。
这种算法的优点是简单易懂，但是缺点是会导致长作业等待时间过长，可能出现"饥饿"现象。
2. 最短作业优先（SJF）最短作业优先是根据进程的执行时间进行调度，执行时间短的优先执行。
这种算法可以减少平均等待时间，提高系统的吞吐量。
然而，该算法容易导致长作业的"饥饿"问题，因为短作业总是优先执行。
3. 轮转法轮转法是将CPU的控制权按时间片轮转分配给每个进程，每个进程按照轮转周期依次执行。
这种算法适用于多任务系统，能够公平地分配CPU时间。
然而，此算法可能导致进程运行时间过长或时间片过短，影响系统的响应速度。
4. 优先级调度优先级调度是根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程先执行。
这种算法可以根据系统的需求给不同的进程分配不同的优先级，保证重要任务能够及时得到执行。
但是，如果优先级设置不当，可能会导致优先级反转等问题。
5. 多级队列调度多级队列调度算法将进程根据优先级划分为多个队列，每个队列具有不同的调度算法。
常见的多级队列调度策略有固定优先级、时间片轮转等。
这种算法能够根据进程的特性和要求进行灵活调度，提高系统的效率和响应速度。
二、资源管理资源管理是操作系统的另一个重要功能，通过合理分配和管理系统资源，保证进程能够按照预期顺利执行。
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然后卖方向买方发货。当收到货物后，买方不 满意货物提出退货，然而卖方认为理由不合理， 不予退货。交易无法推进下去。 • 思考：你认为应该怎样解决？
5.4 死锁
• 例2：十字路的交通问题 （练习题 P138 5-7）
• 5.2.2 资源信息块（rib）（p122，图5.1） • 资源信息块包含如下内容： 1. 等待进程队列 2. 可利用资源队列 3. 资源分配程序入口地址
5.3 资源分配策略
• 5.3.1 概述 • 资源分配的两个目标： • 吞吐率：在单位时间内完成工作量的量度。 • 响应时间：提交请求和返回该请求的响应之间
对资源实行合理的分配，监察资源的使 用情况，回收空闲资源，并保护资源不 受非法使用。
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 资源管理的目标（从它的反面谈起） 1. 高效（例：CPU的利用） 2. 合理（例：内存的分配） 3. 安全（例：网络访问，死锁）
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 资源管理的任务 1. 资源数据结构的描述 2. 确定资源的分配原则和调度原则 3. 执行资源分配 4. 存储控制和安全保护
5.1 资源管理概述
• 5.1.2 资源的分类方法（p120） • 物理资源与程序资源 • 单一访问入口资源和多访问入口的资源 • 等同资源 • 虚拟资源
5.1 资源管理概述
• 5.1.3 资源管理的机构和策略（p121） • 机构：操作系统实现资源管理的部分 • 策略：关于这部分操作系统的具体设计 • 注意：由于每种资源具有各自的特点，
．．．
进 程 P2
p(s2)；申请R2 p(s1)；又申请R1 ．．．
v(s1) ；释放R1 ．．．
v(s2)；释放R2 ．．．
v(s2) ；释放R2
v(s1)；释放R1
所使用的时间。 • 吞吐率和响应时间是服务系统（如：数据库服
务器、web服务器等）的两个最为重要的评价 指标，所追求的目标就是高吞吐率和短响应时 间。
5.3 资源分配策略
• 5.3.1 概述 • 在其他条件不变的情况下，吞吐率与响应时间
往往存在矛盾的，即以牺牲响应时间来获取高 吞吐率，或以牺牲吞吐率来获取短响应时间。 系统设计时需要根据应用环境作出平衡。
• 思考：它们是如何导致死锁的？
5.4 死锁
例2：回顾：生产者－消费者问题 消费者在未检查缓冲区是否为空的时候便申请了读写许可mutex，
当缓冲区为空时，消费者需要等生产者生产产品，然而生产者同 样因为在等待消费者释放缓冲区而陷入了死锁。
mutex=1; full=0; empty=n;
p1( ) { while(生产未完成)
第五章 资源分配与调度
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 什么是资源？ • 资源包括硬件资源和软件资源。是指执
行一个用户程序所需要的全部硬件设备、 软件设施和数据。
5.1 资源管理概述
• 5.1.1 资源管理的目的和任务 • 什么是资源管理？ • 根据不同资源的不同特点，按用户要求
5.2 资源分配机制
• 5.2.1 资源描述器 • 资源描述器的组织方式： • 表：适合于分配单位数量固定不变 • 队列：适合于分配单位数量是变化的 • 最大数组法：适合于分配单位的最大数
量是已知的。如一个硬盘空间是不变的， 当确定最小分配单位后，便可生成所有 的资源描述器。
5.2 资源分配机制
A
B
A
A
B
A
B
5.3 资源分配策略
• 5.3.2 先请求先服务 ( FIFO — First In First Out) • 排序原则：按请求的先后次序排序。即：新产生的请
求均排在队尾，分配时在队首。
• 适用范围：系统中的一切资源。 • 优点：简单、次序不会改变、系统开销小 。 • 缺点：未对请求特征、占用资源时间长短等因素加以
地分配优先级也是一个问题。
• 适用的资源：由于系统开销较大，主要用于系统中的紧缺• 资源分配策略的总原则： 1. 保证紧急事务优先处理 2. 保证低级事务得到处理 3. 保证轻量事务及时处理
5.4 死锁
• 5.4.1 死锁的概念 • 死锁是一个较为复杂的概念，在讲这个概念之
分配的机制和策略不尽相同，本章主要 从资源的一般共性出发，着重讨论资源 分配的一般机制和策略，具体的实施将 在后续各章中陆续展开讨论。
5.2 资源分配机制
• 5.2.1 资源描述器（resource descriptor ，RD ） • 资源描述器（表5.1，p121）：描述资源的数据结构。
操作系统通过这些数据结构而感知到资源的存在，并 对资源进行管理。 • 最小分配单位：某一类资源根据需要划分为不可再分 割的基本分配单位。一个最小分配单位通过一个资源 描述器加以描述。
{ ．．． 生产一个产品； p(empty)； p(mutex)； 送一个产品到缓冲区； v(mutex)； v(full)；
p2( ) { while(还要继续消费)
{ p(mutex)； p(full)； 从缓冲区中取产品； v(mutex)； v(empty)； ．．． 消费一个产品；
}}
}}
5.4 死锁
• 5.4.1 死锁的概念 • 例3：设系统只有一台打印机(R1)，和一台光标记阅
读作机，(控R制2) ，资由源进的程申p请1、和p释2 共放享。。其用信信号号灯灯的的设P置、为V：操
s1：表示R1是否可用，初值为1。
s2：表示R2是否可用，初值为1。
进 程 P1
p(s1) ；申请R1 p(s2) ；又申请R2
考虑，不利于短作业，系统无法进行干预。
5.3 资源分配策略
• 5.3.3 优先调度：系统对每个进程(或作业)，都指定一个优先级 以反映请求资源的紧迫程度
• 排序原则：按优先级的高低排序。即：新产生的请求，按其优先 级的高低插入到队列中相应的位置。
• 优点：系统可进行干预，以优化资源的使用方式
• 缺点：插入时要搜索队列、有时无法用队列实现，另外如何合理